65W已经成为笔记本电脑、平板电脑等设备常见的快充功率段，在满足功率需求的基础上，如何进一步降低充电器厚度，也对功率器件集成度、磁性元件以及电源架构提出了更高要求。

充电头网近期拿到了TI德州仪器推出的PMP41163参考设计板。这是一套面向65W USB-C PD快充打造的平面型AC-DC方案，核心采用TI UCG28826合封GaN反激芯片，搭配PCB平面变压器实现超薄设计。

据了解，UCG28826是TI先进的GaN集成反激转换器，也是业界领先的自偏置GaN反激转换器。

UCG28826支持VCC Self-Bias自供电，无需传统反激电源中的辅助绕组及配套VCC整流电路，在减少外围器件的同时进一步简化平面变压器设计。

方案支持90-264Vac宽电压输入，输出支持5V/3A、9V/3A、15V/3A以及20V/3.25A，最高输出功率65W，PCB尺寸约39×72×10mm。

接下来充电头网将带来这款方案的详细解析。

TI PMP41163方案外观

TI PMP41163参考设计板

TI PMP41163参考设计板整体采用低矮化布局，板上元器件高度控制得比较一致。两颗高压电解电容采用卧式安装，中部平面变压器同样采用扁平化结构，USB-C接口设置在PCB一端。

图2 TI PMP41163参考设计技术文档

相比单纯缩小PCB面积，这套方案更加侧重于压缩它的高度，这样开发出来的充电器也更利于携带。

TI PMP41163参考设计板正面视图

从PCB正面来看，交流输入位于左侧，两颗47μF、400V高压电解电容分列输入端上下两侧，以卧式安装降低占用高度。

输入侧还可以看到共模电感、X电容、整流等器件。其中方案采用33μH共模电感以及100nF X电容进行EMI滤波，交流输入经整流后进入高压母线。

PCB中央为大面积平面变压器，右侧则布置输出滤波电容、USB-C接口以及相关输出电路。

TI PMP41163参考设计板背面视图

变压器磁芯通过PCB开槽嵌入板体布置，在占用一定平面面积的同时进一步压低磁性元件高度。

从背面看，平面变压器左侧布置TI UCG28826合封GaN反激芯片，承担AC-DC主功率级控制；右侧则集中布置同步整流控制器、USB PD协议芯片以及输出开关等器件，将主要控制和功率器件分布在变压器两侧。

UCG28826为这套方案的核心AC-DC器件，USB-C侧则采用 IP2723 进行快充协议控制。

PCB中央还设置明显的隔离开槽，用于加强原副边之间的电气隔离。

实测该方案长度约为72.31mm。

宽度约为39.73mm。

厚度约为9.66mm。

实测三维尺寸为72.31x39.73x9.66mm。

重量约为42.4g。

UCG28826：TI 先进的GaN集成反激芯片，简化 65W AC-DC功率级

PMP41163核心采用TI UCG28826 GaN集成反激转换器，主要负责整套方案的原边AC-DC功率变换与开关控制。

交流电经过整流、滤波形成高压直流后，由UCG28826控制内部GaN功率器件进行高频开关，再通过平面变压器完成隔离降压，是整个65W反激功率级的核心器件。

TI UCG28826 GaN集成反激转换器特写

UCG28826将反激控制器与GaN功率器件集成，并支持QR准谐振运行和谷底开通，可降低高频开关损耗。

芯片还集成高压启动、电流检测、X电容放电以及Brownout、OTP、OVP、SCP、OCP、OPP等功能，在减少外围器件的同时进一步简化65W AC-DC功率级。

VCC Self-Bias自供电，省去辅助绕组

UCG28826还支持VCC Self-Bias自供电，无需像传统反激方案一样通过变压器辅助绕组为控制器持续供电，同时也省去了对应的VCC整流电路，可减少外围器件并简化供电设计。

这一特性对于采用PCB平面变压器的PMP41163尤其重要。取消辅助绕组后，可以进一步简化变压器绕组和PCB层叠设计，降低布线复杂度。

PCB平面变压器助力超薄设计

在取消辅助绕组的基础上，PMP41163进一步采用PCB平面变压器降低磁性元件高度。

EDI2721 PCB平面变压器特写

方案采用EDI2721平面变压器，变比为7:1，原边电感量为170μH。

传统反激变压器通常由磁芯、骨架以及漆包线绕组组成，在65W功率段继续压缩高度存在一定难度。平面变压器则可利用PCB铜层构成绕组，将传统立体绕组转化为平面结构。

从实物可以看到，PMP41163的平面变压器虽然占据了PCB中央较大的面积，但整体十分低矮，并与卧式高压电解电容等器件共同控制整板高度。

最终，PMP41163 PCB尺寸约为39×50.4×10mm，整板高度控制在10mm以内。

此外，PMP41163在高线满载条件下开关频率约为180kHz，较高的工作频率有助于进一步缩小磁性元件尺寸，为平面变压器和整机低矮化设计提供支持。

方案实测

满载效率测试

TI德州仪器也对该方案进行了不同输入电压下的65W满载效率测试。

图11 PMP41163不同输入及负载条件下的转换效率测试

在20V/3.25A、65W输出条件下，即使90Vac低压输入，转换效率仍达到92.41%；230Vac输入时效率达到93.82%，对应功率损耗约4.28W。

在115Vac输入下，5V/3A、9V/3A、15V/3A和20V/3.25A满载效率分别为90.74%、92.76%、93.55%和93.51%。

空载功耗测试

图12 PMP41163不同输入电压下的空载功耗

PMP41163在空载条件下，90Vac、115Vac、230Vac以及264Vac输入对应功耗分别为47mW、49mW、61mW和69mW，其中230Vac输入下空载功耗仅61mW。

方案整体满足DoE Level VI以及CoC V5 Tier 2相关能效要求。

满载温升及EMI测试

同时还对该方案进行了开放式裸板满载温升测试，测试在室温环境下进行，并预热30分钟。

图13 PMP41163在不同输入电压下的20V/3.25A满载温升测试

90Vac输入、20V/3.25A满载时，整流桥温度为85.3℃，UCG28826为75.8℃；230Vac输入时，UCG28826温度降至58.6℃，平面变压器、同步整流MOSFET以及同步整流控制器分别为82.2℃、81.6℃和87.3℃。

低压输入时，由于输入电流更大，整流桥温升相对明显；进入高线输入后，主要发热则更多集中在变压器以及副边同步整流区域。

图14 115Vac输入、20V/3.25A满载下的传导EMI测试

图15 230Vac输入、20V/3.25A满载下的传导EMI测试

EMI方面，分别进行115Vac以及230Vac、20V满载条件下的测试，测试曲线均位于EN55032相应限值线以内。

此外，还进行了启动关断、PD电压切换、输出纹波、动态负载、短路以及反馈开环保护等项目的测试。

图16 TI PMP41163短路及反馈开环过压保护测试

其中输出短路解除后能够自动恢复；当反馈环路断开导致输出电压升高时，UCG28826能够检测异常并触发锁存OVP保护，实测过压保护点约为25.6V。

充电头网总结

PMP41163这套方案的思路很明确，就是围绕65W快充的“平面化”做系统优化。UCG28826将GaN功率器件与反激控制功能集成，并支持VCC Self-Bias自供电，省去辅助绕组及相关供电电路；配合QR准谐振控制、PCB平面变压器和同步整流，将整板高度控制在10mm以内。

从实测表现来看，这套方案在230Vac、65W满载条件下效率达到93.82%，同时兼顾低空载功耗、EMI以及短路、过压等保护功能。

对于超薄充电器、USB-C壁插以及其他对内部高度较为敏感的电源产品来说，PMP41163这款方案给出了一个比较完整的65W平面型AC-DC设计思路。