多年来在智能移动终端产品发展下, 电池容量持续扩大, 促成了消费大众, 对快充电源有多方面要求: 减短充电时间, 缩小电源尺寸便利携带, 低待机功耗 及整体高性价比。 国内外各家功率电源芯片供货厂家, 跟据自身强项, 推出各类应运产品及方案, 不断推陈出新。
Diodes公司作为国际知名功率芯片厂商, 累积多年在电源产品开发经验, 配合市场潮流 (GaN氮化镓), 以创新贴切在各电源功率段的电源架构 (PSR 原边控, SSR 次边控, ACF 有源嵌位, 配合的同步整流控制), 携手快充协议 (Protocol Controllers)芯片专业的子公司耕源半导体,推出全面的高整合高性价比快充方案 (图 一),同时以双品牌独立行销, 扩大对全球电源系统厂客户服务。
图一 : 电源系统功率区格与合适系统架构
一、旗舰级极高功率密度适配器 (适用功率段 90W – 150W)
新型有源钳位 USB PD 140W应用方案: AP3306H / CY5306H + APR340 / CYR540 + AP43771V / CY2333 单口 (1*C) + GaN FET
特点:
1、AP3306H/CY5306H是一款新型ACF控制器,主要以优化带 PFC (功率因素) 大输出功率效率, 它能同时驱动上钳位MOS开关及下主开关MOS管,实现Zero-Voltage-Switching(ZVS)零电压关断及漏感能量回收达到高效率性能。内置高压启动和X放电功能实现30mw低待机,同时内置120V LDO 给辅助绕组VCC输入稳压从而节省外围器件。AP3306H/CY5306H集成了高压启动,低待机及X放电线路。并且针对USB PD的全范围输出应用内置了120V 的LDO来稳定VCC电压。AP3306H/CY5306H 的功能配置大大减少了IC外围器件,减少了系统的BOM数量。140W ACF架构搭配GaN功率管达到很高效率水平。low line 满载大于92%,high line 满载大于93%。
2、APR340/CYR540是一款SOT26封装的 高性价比的同步整流控制器,搭配原边AP3306/CY5306一起实现整个系统的高效率目标。
3、AP43771V/CY2333是一款高性价比的USB PD3.0 PPS 解码器。兼容USB Type-C Specification Rev1.2 和 USB Power Delivery (PD) Specification Rev 3.0 V1.1 及QC5协议(USB-IF Cert. TID: 4305 QC5 Cert. No: QC20201127203)。AP43771/CY2332 有适用于一般应用的小封装DFN-14 及适用于多口应用的QFN-24 (含I2C 通讯功能) 封装。可借由I2C及内含MCU及软件, 实现智能多口充电分功率, 温控输出功率调整, 充电状态显示, 多项功能。
4、相对於目前市面上, 以 Resonant LLC 架构, 外加DCDC Buck来实现100W以上输出功率快充协议适配器, 创Diodes公司-耕源新的ACF方案, 更具有高性价比, 低待机而合适於变动输出电要要求的 USB PD3.0及未来的USB PD3.1 的实际运用。
二、高档高功率密度快充 (适用功率段 45W – 90W)
新型增强型GaN直驱 USB PD应用方案:AP33510/CY53510 + APR349/CYR549 + AP43771V/CY2333
特点:
1、高功能集成e-GaN直驱控制方案 - AP33510/CY53510集成增强型GaN的直接驱动线路,对比分立驱动线路,可以节省外部5~6颗分立驱动器件。同时,AP33510/CY53510集成了高压启动,低待机及X电容放电线路。并且针对USB PD的全范围输出应用内置了120V 的LDO来稳定VCC电压。通过各功能的集成,配置大大减少了IC外围器件,减少了系统的BOM数量。
2、针对GaN开关驱动特性优化的高可靠性直驱系统方案 - AP33510/CY53510自带专有的IC驱动开尔文引脚 (Source Kelvin),用于连接GaN器件的驱动开尔文接法,可以有效避免主回路大电流及线路寄生电感对氮化镓驱动带来的干扰,同时实现最小驱动回路并便于驱动回路的走线设计;同时,可以提供精确驱动电压,保证GaN的有效开通;同时强大的下拉电流能力,针对GaN低开通门槛电压特性,确保不同品牌的GaN在各种系统状态下均能可靠地关断。
3、高性能,系统成本优的e-GaN直驱方案 - AP33510/CY53510和APR349/CYR549均针对GaN特性特别优化驱动及控制设计, 在充分利用GaN低导通阻抗,高开关速度带来的高效率优势的同时,可有效降低因为GaN的高速开关造成的原副边开关应力过冲,依然可以选用较低耐压的SR MOS,帮客户节约系统成本,并能有效避免高速开关带来的误开通的风险。同时,特有的抖频技术,可以实现系统EMI优化,降低EMC设计难度。
三、灵活可扩展中阶快充 (适用功率段 25W – 45W)
25W 高性价比PSR 架构USB PD3.0 PPS应用方案 及特点: AP3304 / CY5304 + AP43671 / CY2362
特点:
1、AP3304 多模式(QR/CCM)切换利于提高系统效率,SOT26低成本封装利于PCB layout和降低系统成本。AP3304 60V VCC 耐压制成工艺在输出范围3.3~12V或 5V~20V 变电压应用范围以内的情况无需额外增加外置LDO 线路
2、AP43671集成同步整流功能特别利于降低系统成本,也提供支持 PPS 电压电流微调的功能, 且便于客户灵活选用同步整流MOS和Enable MOS, 适用于对高性价要求高及高整合的充电器方案。且AP43671 CC1/CC2 pin具备强大的抗VBUS短路功能(最高耐受24V),利用提高系统可靠性,覆盖USB PD3.0 PPS标准(USB-IF Cert. TID: 4999)。
3、方案有可扩展性, 配合输出功率, 选用合适的功率管, 微调系统稳定环路即可。
四、入门阶最经济型快充方案 (适用功率段 15W – 20W)
20W 高性价比PSR 架构USB 无光藕PD3.0 应用方案:AP3795 + APR34209 + AP43571
特点:
1、特有以变压器原副边讯号传导专利, 达成次边0 协议解码 (AP43571)及原边电压电流输出 (AP3795) 无光藕系统的极高度整合。无光藕的 PSR 系统架构大幅减低采用的系统零件,加上双封同步整流控制器及SR MOS,双封协议解码及Output MOS, 形成最高整合低成本方案
2、超低待机 (<5mWatt) 配合世界对节能省电碳中合理念的潮流。高压起动再佐以无光藕电路,大幅省掉待机光藕驱动线路带来的能源浪费。
3、高整合低成本PSR无光藕设计。 整体PCB零件数 (42), 远少於相同输出功率 SSR 快充方案 (整体零件数 66以上)。
充电头网总结
Diodes公司电源产品设计中心及生产工厂, 深耕中国, 且能掌握国内外市场技术潮流趋势,针对各功率段充电器,推出全方位整套快充方案, 配合上快充协议芯片及软件差异化。在此功率芯片供货紧张, 以自身采购能力, 配合全球行销渠道, 积极扩展快充市场市占率,值得国内电源生产厂家好好关注。
Diodes已参加11月26日举办的2021(秋季)USB PD&Type-C 亚洲展,展位号B12。欢迎大家前往B12展位详谈。
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