2022-01-10
百瓦快充是未來的普及趨勢，隨著筆記本和手機等大功率設備的普及，已經有多款支持100W以及更大功率的充電器推出，滿足消費者的快充需求。之前的100W或者更大功率的快充多采用LLC架構配合同步降壓，成本較高，導致產品售價也較高，壓制了市場需求。
必易微推出了一款高性價比的120W氮化鎵快充電源方案，采用臨界模式升壓PFC+準諧振反激+同步整流的拓撲架構，支持寬范圍電壓輸出，無需使用二次降壓電路。相比LLC架構節省了隔離驅動器以及一顆氮化鎵開關管的成本，并且支持寬電壓輸出，節省了二次降壓電路的成本，是一款高性能高性價比的大功率快充解決方案。
并且伴隨著近年來顯示器支持PD快充輸出，為筆記本實現一線通，必易微高性價比的解決方案還可為顯示器提供更高功率的快充。100W PD輸出滿足大功率筆記本充電及使用需求，釋放性能枷鎖，提升產品賣點。
一、必易微120W氮化鎵快充電源參考設計外觀
必易微120W氮化鎵快充方案采用PFC+反激的架構，支持寬電壓輸出，電路相比LLC方案明顯簡化，具有明顯的成本優勢。
必易微120W氮化鎵電源參考設計采用兩塊小板焊接輸入端EMI濾波電路和USB-C輸出小板，提高整體空間利用率。
參考設計從左到右依次是輸入濾波電路，PFC升壓電感，高壓濾波電容，反激變壓器和輸出濾波電容，布局清晰明了。
背面從左到右依次是同步整流，反激控制器和氮化鎵功率芯片，碳化硅二極管，PFC開關管和PFC控制器。最右側是整流橋，在正面還有一顆，使用兩顆均攤發熱。
使用游標卡尺測得電源參考設計長度為65.38mm。
寬度為48.54mm。
高度為25mm，根據實測尺寸計算功率密度為1.51W/cm3。
與蘋果140W氮化鎵電源對比，大約是蘋果的1/2體積。
測得重量約為113.6g。
二、必易微120W氮化鎵快充電源參考設計解析
通過上面的尺寸測量以及尺寸對比，大家對這款120W的電源方案已經有了大概的了解。在120W功率段使用反激能夠有效簡化充電器設計并降低整體成本，進一步加快大功率充電器和用電設備生態建設。
輸入端小板焊接了保險絲，X電容，共模電感等器件，充分利用空間。左側還預留了折疊插腳的位置，可用于便攜式充電器設計。
PFC升壓電感，左側為濾波薄膜電容，右側是PFC輸出濾波電容，來自永銘，KCX系列，耐壓400V，容量27μF，四顆并聯。
反激變壓器特寫，采用絕緣膠帶纏繞，變壓器次級采用利茲線，降低高頻損耗。
輸出濾波電容采用兩顆永銘NPX系列固態電容，耐壓25V，820μF容量，兩顆并聯。
輸入端采用兩顆整流橋均分發熱，整流橋來自沃爾德，型號WRLSB80M，額定電流8A，耐壓1000V。
PFC升壓控制器來自必易微，型號KP2801，采用臨界模式運行，支持單繞組電感，無需輔助繞組。芯片內置高壓啟動電路，啟動時間小于0.2秒。
KP2801內部集成消磁信號檢測技術，無需使用輔助繞組進行消磁檢測，可降低系統成本。內部集成豐富全面的保護功能，確保穩定正常運行，SOP-8封裝降低了空間占用，適合小體積緊湊的電源應用。
PFC整流管采用創能動力 ACD06PS065N，是一顆耐壓650V，6A的碳化硅二極管，采用DFN5*6封裝。
PFC開關管為英飛凌IPL60R185P7，CoolMOS P7系列，耐壓650V，導阻185mΩ。
反激控制器來自必易微，型號KP2202，是一顆高集成度的反激控制器，集成高壓啟動和X電容放電功能，工作頻率最高可達500kHz，支持10-112V供電范圍。
KP2202具有500kHz、300kHz和140kHz三檔工作頻率可調，集成輸入過壓保護和欠壓保護，集成抖頻功能以優化EMI性能，芯片支持綠色節能模式和打嗝模式運行，降低待機功耗。
KP2202還集成了全面的保護功能，包括供電過壓/欠壓保護、輸出過壓保護、輸入過壓/欠壓保護，片內和外置過熱保護、逐周期電流限制等多種保護功能。
氮化鎵功率芯片采用納微NV6125，這是一顆集成氮化鎵驅動器和氮化鎵開關管的氮化鎵功率芯片，采用6*8mm 散熱增強的QFN封裝，內置650V耐壓，175mΩ導阻的氮化鎵開關管，瞬態耐壓可達800V。
兩顆貼片Y電容來自特銳祥。
同步整流控制器為KP4060，采用SOT23-6封裝，節省空間。KP4060支持600kHz開關頻率，滿足KP2202 500kHz高頻開關應用。
KP4060支持DCM、BCM、CCM、QR工作模式和有源鉗位 Flyback 拓撲，支持600kHz工作頻率，集成高壓檢測電路和高壓供電電路，集成智能雙路LDO，無需輔助繞組供電，支持輸出短路SR工作。
KP4060支持寬范圍輸出電壓應用（0~20V），特別適用于支持QC、PD等協議的快充領域。并且支持高側或低側配置。<30ns 開通和關斷延時，Gate驅動有源鉗位技術，防止寄生耦合導致的誤開通，具有專利的智能電流過零關斷和智能開通檢測技術防止誤開通，確保安全使用。
同步整流管來自捷捷微，型號JMSH1207AG，耐壓120V，導阻5.6mΩ，采用DFN5*6封裝。
USB-C協議芯片采用慧能泰HUSB350，通過了USB PD3.0和PPS認證，用于輸出電壓控制。
PC817光耦用于輸出電壓反饋。
必易微目前已推出多款完整的氮化鎵快充解決方案，包括大功率應用的KP2801 PFC控制器、可直驅氮化鎵開關管的KP2206/2202、合封氮化鎵芯片KP22064/22066以及高頻同步整流控制器KP4060。
充電頭網總結
必易微120W氮化鎵快充方案使用了KP2801 PFC控制器，KP2202 QR反激控制器和KP4060同步整流控制器組成。使用反激拓撲可以進行寬電壓輸出，相比LLC方案更加靈活，無需二次降壓電路，降低成本，并提升性價比。
這款快充方案的控制器全部由必易微提供，實現了國產廠商大功率氮化鎵快充全面國產自主化的成功。反激拓撲相比LLC+二次降壓的方案，不僅性能上接近，還具有顯著的成本優勢，是高效氮化鎵電源的有力競爭者。
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