2022年8月16日,2022(夏季)亚洲充电展在深圳成功举办,展会同期还举办了2022(夏季)USB PD&Type-C亚洲大会,并邀请了17位行业大咖现场与大家探讨USB PD&Type-C的应用与未来发展,为大家分享最新的第三代半导体技术以及高效率快充电源解决方案。
杰华特 资深技术市场 & FAE 经理张坤先生为我们带来《JW ACDC 方案介绍》演讲。
张坤先生是资深技术市场 & FAE 经理,负责 ACDC 技术市场推广和应用支持,具有16年的开关电源工作经验,在杰华特之前,张坤先生在一家全球最大的代理商负责 ON & NXP ACDC 相关产品DEMO 开发、推广和应用支持,参与负责联想、小米、华硕、谷歌等多个项目。
杰华特可提供 ACDC 整套解决方案,包括GaN、Si的应用,拓扑包括 QR、ACF、ZVS、AHB 、PFC等,是国内首家半导体拓扑比较齐全的芯片厂商,功率覆盖5-240W 。
杰华特 ACDC 氮化镓解决方案包括ACF、QR、AHB,普通硅方案包括QR、ZVS,在PFC以及协议方面也有相关产品,相当全面。
杰华特 ACDC 应用主推产品有 :
QR 拓扑
1、JW1515HA SSR氮化镓直驱控制器
2、JW1566A 480mR氮化镓合封,功率可以达到 40W
3、JW1565 260mR 氮化镓合封,功率可以达到 65W
ACF 拓扑
1、JW1550 有源钳位控制器
PFC 控制器
1、JW1571 CRM PFC 控制器
SR 控制器
1、JW7726B/BH 适用于高频,支持DCM , CrM & CCM Flyback,ACF 拓扑
2、JW7726BL 适用于低频, 支持DCM , CrM & CCM Flyback,ACF,AHB 拓扑
AHB 不对称半桥拓扑
1、JW1556 不对称半桥控制器,功率覆盖65W- 240W ,适用于 PD3.1输出。频率最高 1.5MHz,支持高压启动、X 电容放电,Adaptive ZVS 开关,实现效率最优化,效率达到93.3%@90V、96%@230V。超小封装 QFN4*4,外围电路简洁,便于简化电路设计,内置多重保护措施,提高系统的可靠性。
JW1515HA是一颗高频QR氮化镓控制器,工作在准谐振模式下,其采用SSOP10封装,频率限制为170kHz,芯片采用负压电流采样,具备精确的6V驱动电压,可直驱氮化镓器件。
JW1515HA另一大亮点是采用负压采样,减小驱动 Loop,提供稳定高可靠性驱动电压。此外不需要增加复杂的 Clamp 驱动线路,增加可靠性。
JW1515HA支持7.5-90V宽电压供电,无需外置稳压和第二辅助供电绕组即可满足宽电压输出,有效节省空间。
JW1515HA通过串联 RBIAS 可以限制 CBIAS 提供给 DRV 的电流,实现降低 GaN 的开关速度,优化 EMI。
基于杰华特JW1515HA+JW7726B+JW3119方案设计的65W氮化镓快充DEMO,采用平面变压器,支持90-264V宽范围电压输入,支持5-20V五组主流输出电压档位,最大输出功率65W。
该DEMO三围仅55*25.5*25.5mm,PCBA功率密度高达1.82W/cc,效率达到92.1%@90Vac、93.3%@230Vac。
JW1566A是一颗内置650V耐压,480mΩ氮化镓开关管的合封芯片,采用DFN5*6封装,满足30-45W快充应用,相比控制器和氮化镓分离方案显著节省器件数量。
芯片支持最高90V供电电压,最高开关频率可达170kHz,内置高压启动电路,具有超低的待机功耗。此外集成了多项保护特性,包括输入过压及欠压保护、输出过压及过流限制以及过温关断。所提供的器件均支持领存与自动重启动的常用组合,这是快充和USB PD设计等应用所要求的特性。所提供的器件提供输出线压降补偿选项。
基于杰华特JW1566A+JW7726B+JW3119方案设计的33W氮化镓快充DEMO,支持90-264V宽范围电压输入,具备5-20W五组主流固定电压档位,最大输出功率33W。
PCB尺寸仅25*29*21.5mm,功率密度高达1.92W/cc,满足时下热门30W级迷你快充设计。此外效率达到92%@90Vac、93.5%@230Vac。
JW1565是一款内置260mΩ氮化镓开关管的高频氮化镓直驱控制器,采用VDFN6*8-8封装,芯片内置X电容放电,支持170KHz开关频率,支持90V供电电压,无需外置LDO即可满足3-21V宽电压输出需求,满足45-65W快充应用,搭配PFC可用于100W快充应用。
基于杰华特JW1565+JW7727H+JW3119方案设计的65W氮化镓快充DEMO,采用非平面变压器,不过杰华特全套方案搭配巧妙设计,DEMO尺寸仍可以做到48.7*27*25.5mm,功率密度高达1.92W/cc。
该方案支持90-264V宽范围电压输入,支持5-20W五组主流输出电压档位,最大输出功率65W,效率92.5%@90Vac、94.3%@230Vac。
JW1556 是一款非对称半桥反激式控制器,采用 QFN4*4 封装,最高工作频率达1.5MHz,支持65-240W快充应用。
JW1556在重负载下使用ZVS模式,支持Adaptive ZVS 开关,实现效率最优化。在轻负载下使用DCM模式,支持高压启动、X电容放电、突发模式控制、可调线路补偿等功能。
JW1556可通过单个外置电阻设置工作频率,外围简洁,设计简单。芯片内置软启动功能,支持VIN OVP、VS OVP、SCP、Brown-In/Out、OTP、CS开路和短路保护等多重保护措施,提高电源系统的可靠性。
基于杰华特AHB电源方案在115Vac和230Vac输入条件下,5V3A、9V3A、15V3A和20V6.75A四个档位输出效率如图。
JW1550是一颗高频ACF控制器,在重载下运行在ZVS模式下,轻载下运行在QR模式下。可以实现ZVS开通,提高效率,满足高频应用的需求;同时回收漏感能量,进一步提高效率;加入抖频功能,改善系统的EMI性能;同时支持X-cap放电;适合宽范围输出应用,并且节省供电损耗;外围电路简单,方便应用。推荐功率范围为65-200W。
基于杰华特JW1571+JW1550+JW7726BH方案设计的135W氮化镓快充DEMO,采用PFC+ACF架构,搭配纳微氮化镓器件,支持PD、PPS等主流快充协议。
该DEMO支持90-264V宽范围电压输入,具备5V5A、9V5A、12V5A、15V5A、20V6.75A五组固定电压档位。三围为66.5*58*7*25mm,功率密度为1.38W/cc,效率达到92.2%@90Vac、94.5%@230Vac。
除了以上介绍的 GaN 高频适配器方案外,杰华特在低频MOSFET适配器中也有完整的解决方案。
JW1513A/B针对18~20W和20~24W PD快充应用分别内置650V 1.5Ω与1.0Ω 高压MOSFET;超宽VDD工作范围:8V~52V,满足快充要求;超精简外围元件设计,同时具备过压保护、过载保护、短路保护等多重保护。
基于杰华特JW1513A+JW77216+JW3116A方案设计的20W USB-C快充DEMO,支持90-264V宽范围电压输入,具备5V3A、9V2.22A、12V1.67A三组主流输出档位。三围为34.5*32*20.5mm,功率密度为0.88W/cc,效率为89.1%@90Vac、90.8%@230Vac。
JW1516支持驱动MOS管和氮化镓开关管,内置高压启动电路以及加入抖频功能,改善系统的EMI性能;同时支持X-cap放电,最大130kHz开关频率,最大支持200W功率。
杰华特JW1526是一颗高频ZVS控制器,ZVS开通电压可编程,工作频率可编程,最高可达270KHz。此外内置负压电流采样,支持X-cap放电以及加入抖频功能,改善系统的EMI性能,支持30-200W快充应用。
基于杰华特JW1571+JW1556+JW7726B方案设计的135W快充DEMO,采用PFC+AHB架构,支持90-264V宽范围电压输入,具备5V5A、9V5A、12V5A、15V5A、20V6.75A五组固定电压档位。三围为66.5*58*7*25mm,功率密度为1.38W/cc,效率达到93.3%@90Vac。
杰华特AHB电源方案空载功耗如图。
JW1571是一款升压式PFC控制器,具有高精度的恒压输出,采用SOP8封装,适用于单级升压功率因数校正(PFC)应用。恒定导通时间控制策略确保高功率因数,无需输入电压检测电路,简化系统设计,节省损耗;临界导通模式操作降低了开关损耗,提高了 EMI 性能并大幅提高效率。
JW1571具有多重保护功能,大大提高了系统的安全性和可靠性,包括VCC UVLO、CS过压保护、FB过压保护和过温保护。支持开关电源,适配器和液晶电视应用。
JW7726B/BL/BH支持CCM、DCM、QR、ACF和AHB模式,在振铃期间能有效防止同步整流MOSFET的误开通;具有快速关断能力以便能兼容CCM;在启动过程中(VCC建立之前)能有效防止门极gate被耦合至开启电压,支持高侧和低侧同步整流应用,使用灵活。
此外具有低静态电流,输出电压检测功能用于自动切换供电。当输出电压高于4.6V时,由输出电压供电,以降低稳压器上的损耗。当输出电压低于4.5V时,由开关引脚供电。采用SOT23-6封装,外围器件精简,支持30-200W快充应用。
JW7726B与友商的MP6908A在各条件下的效率对比,两者表现基本持平。
JW7726B/BL/BH可通过VT脚设置伏秒阈值(右上图)来避免gate误开通:即只有当阴影面积S1大于设定的伏秒阈值后才使能开通信号、在VDS小于-140mV后开通gate;同时阴影面积S2会小于设定的伏秒阈值,这样在振铃期间即使触碰到开通阈值-140mV也不会开通SR MOS,从而防止误开通。
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