在大功率氮化镓电源适配器中,半桥功率级是实现高频能量转换的重要组成部分。传统半桥电路通常需要两颗独立的功率开关管,不仅占用一定的PCB空间,还需要合理控制器件之间的走线长度及寄生电感,以降低高频开关过程中产生的损耗和电压尖峰。
功率之心近期通过专业拆解了解到,联想150W多口USB-C氮化镓电源适配器采用了英飞凌IGI65D1414A集成式氮化镓半桥功率器件。
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该器件将两颗650V增强型氮化镓晶体管集成于同一封装中,具备低栅极电荷、高速开关及紧凑布局等特点,能够简化HFB半桥功率级设计,为电源实现高效率、高功率密度提供支持。
英飞凌集成式氮化镓半桥助力高效功率转换

联想这款150W多口USB-C氮化镓电源适配器型号为MCFX150A3,配备三个USB-C接口,其中USB-C1和USB-C2均支持最高140W输出,USB-C3支持最高65W输出,三口同时使用时可实现150W智能功率分配,满足笔记本电脑、平板电脑及手机等设备的充电需求。

从内部电路来看,这款适配器采用PFC+HFB两级功率转换架构。前级通过PFC电路完成升压和功率因数校正,后级则采用HFB混合反激电路实现隔离式功率转换。

其中,HFB半桥功率级采用英飞凌IGI65D1414A集成式氮化镓器件,配合英飞凌XDPS2BF11 PFC+HFB二合一控制器工作。
英飞凌IGI65D1414A属于CoolGaN系列集成式半桥器件,内部集成两颗耐压650V、典型导通电阻均为140mΩ的增强型氮化镓晶体管,分别作为半桥的高侧和低侧开关。
该器件采用6×8mm QFN-32封装,单颗晶体管典型栅极电荷仅1.8nC,具备高速开关、低输出电荷和无反向恢复电荷等特点。
在HFB混合反激电路中,两颗氮化镓功率管根据控制器的驱动信号进行开关切换,配合变压器及谐振元件完成能量转换与传递。
HFB拓扑能够利用谐振工作特性,在合适的工作条件下降低功率管开通时的电压,从而减小开关损耗,提高电源转换效率。
IGI65D1414A采用双GaN集成设计,将原本需要独立布置的两颗功率管整合在同一封装内,减少器件数量及PCB占用面积,同时缩短半桥内部的功率连接路径,有利于降低寄生电感,减轻高速开关过程中可能出现的电压振铃与尖峰问题。
在开关性能方面,这颗器件具有较低的栅极电荷和输出电荷,有助于减小栅极驱动及开关转换过程中的损耗。同时,氮化镓器件不产生传统硅MOSFET体二极管的反向恢复电荷,能够减少换流过程中的相关损耗,为HFB电路实现高频、高效率运行提供支持。
此外,该器件还为高侧和低侧开关分别提供开尔文源极连接,有助于减小功率回路电流变化对栅极驱动的影响,提高高速开关条件下的驱动稳定性。配合QFN封装的结构,也有利于优化PCB布局和散热设计。
总结
英飞凌IGI65D1414A在这款150W多口USB-C氮化镓适配器中承担HFB半桥功率转换任务,通过内部集成的两颗650V增强型氮化镓晶体管,配合XDPS2BF11控制器及变压器、谐振元件,完成高压直流母线到后级隔离电源的能量转换。
相比采用两颗分立功率管的方案,集成式半桥能够简化功率级布局,缩短关键连接路径,有助于降低高频开关回路的寄生参数。
同时,这颗器件具备低栅极电荷、低输出电荷及无反向恢复电荷等技术特点,结合HFB拓扑的软开关优势,有助于控制功率转换损耗和器件温升。加上QFN封装及开尔文源极连接设计,也为150W氮化镓适配器兼顾转换效率、散热表现与高功率密度提供了支持。


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