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首款全套国产芯片65W氮化镓快充评测!

充电头网编辑部 充电头网 2022-04-30


据充电头网此前报道,苏州美思迪赛半导体技术有限公司(MIX-DESIGN)推出了一款氮化镓快充主控+栅极驱动器SOC芯片MX6535,一举成为了国内首家掌握氮化镓控制及驱动技术的公司,并在全球范围内成为继美国TI和安森美之后的第三家推出氮化镓驱动及控制器的公司,打破了国内没有氮化镓控制IC和驱动IC的局面,在业内引发热议。


近日,搭载美思迪赛MX6535的65W氮化镓PD快充DEMO已经抵达充电头网评测室,下面就为大家带来这款全套国产器件且具备量产条件的氮化镓快充DEMO的详细评测。


一、美思迪赛65W氮化镓快充DEMO外观

充电器整体外观呈现白色,边角处圆润的过渡处理,这与此前乐视24W充电器的外壳大小基本保持一致。

将其和苹果61W充电器对比一下大小,可以看出整个充电器相较于苹果的61W充电器要小一半以上。

充电器的两侧均带有圆形的凹槽,这样用户在使用时,比较方便拿捏在手里。

使用卡尺测得充电器不算插脚的长度约为51.39mm。

宽度约为33.81mm。

厚度约为33.82mm。根据充电器外壳的三维尺寸可计算出充电器的体积约为58.7621cm³,继而可以得出功率密度为1.1/cm³,这个功率密度,在目前全球氮化镓充电器的市场当中,已经是处于领先的位置。

充电头网对市面上在售的45款氮化镓快充的功率密度进行了计算统计,并汇总成一份柱状图。从图中可以看到,美思迪赛65W氮化镓快充DEMO的功率密度位列第四,表现亮眼。

充电器的净重约为72.2g。

美思迪赛65W氮化镓快充DEMO的内部结构非常简单,仅需要一块PCB板就能完成所有元器件的布局。

PCB板背面元器件数量非常精简,这一方面得益于MX6535内置了氮化镓驱动,并消除了传统的二次反馈电路;另一方面也得益于搭配了自家的次级芯片MX5420,内置同步整流控制器和协议识别,并通过数字算法把传统初次级电压及电流RC环路补偿网络直接省去。值得一提的是,MX5420完成所有快充复杂功能的同时,竟然只有区区10个PIN脚。

该方案搭载的GaN功率器件来自国产氮化镓供应商英诺赛科,型号INN650D02,耐压650V,导阻低至0.2Ω,符合JEDEC标准的工业应用要求。INN650D02 “InnoGaN”开关管高频特性好,且导通电阻小,适合高频高效的开关电源应用,采用DFN8*8封装,具备超低热阻,散热性能好,适合高功率密度的开关电源应用。


二、美思迪赛65W氮化镓快充DEMO快充测试

1、快充协议和PDO

将美思迪赛65W氮化镓快充方案进行简单的上电测试,ChargerLAB POWER-Z KT002检测到该方案支持Apple2.4A、Samsung5V/2A、QC3.0、QC2.0、DCP、AFC、FCP等多动协议。

PDO报文显示,该方案支持USB PD3.0 PPS协议,其中固定电压输出档位为5V/3A、9V/3A、12V/3A、15V/3A、20V/3.25A;PPS电压档位为3.3-21V/3A。

2、兼容性测试

iPhone11 Pro Max 支持USB PD和Apple2.4A快速充电协议,使用美思迪赛65W氮化镓快充DEM对其充电,电压9.12V,电流2.49A,功率22.76W。

三星 S20 Ultra 5G手机支持PPS、AFC和USB PD快速充电协议,使用美思迪赛65W氮化镓快充DEMO对其充电,电压9.15V,电流1.60A,功率14.66W。     

努比亚红魔5G手机支持PPS、QC和USB PD快速充电协议,使用美思迪赛65W氮化镓快充DEMO对其充电,电压12.09V,电流2.35A,功率28.46W。

小米 10 Pro手机支持PPS、QC和USB PD快速充电协议,使用美思迪赛65W氮化镓快充DEMO对其充电,电压5.11V,电流2.8A,功率14.36W。

iPad Pro 11支持Apple 2.4A和USB PD快速充电协议,使用美思迪赛65W氮化镓快充DEMO对其充电,电压15.11V,电流2.04A,功率30.96W。

iPad Air 3支持Apple 2.4A和USB PD快速充电协议,使用美思迪赛65W氮化镓快充DEMO对其充电,电压15.09V,电流2.00A,功率30.24W。

Macbook Pro 13支持USB PD快速充电协议,使用美思迪赛65W氮化镓快充DEMO对其充电,电压20.16V,电流2.84A,功率57.37W。

ANKER A1290移动电源支持USB PD快速充电协议,使用美思迪赛65W氮化镓快充DEMO对其充电,电压20.16V,电路2.84A,功率57.37W。

倍思65W移动电源支持USB PD快速充电协议,使用美思迪赛65W氮化镓快充DEMO对其充电,电压20.16V,电路2.98A,功率60.07W。

为了方便大家查阅,我们将兼容性测试数据整理成表格。大部分设备都能开启快充,手机中iPhone 11 Pro最具有代表性,功率达到22W;iPad Pro 11的功率在平板中也是最高达到30W;三台笔记本的功率都接近60W,相差无几;此外,该款快充DEMO对移动电源的兼容性也不错,测试的几款大功率移动电源均可快充,最高功率可达60W。

美思迪赛65W氮化镓快充DEMO兼容性测试功率柱状图。

3、持续输出稳定性

按照额定功率20V/3.25A满载进行稳定性测试,测试时间为一小时,测试过程中电压值呈水平直线,无明显波动情况,长时间满载也十分稳定。

4、温升测试



将美思迪赛65W氮化镓快充DEMO放置在温度约为25℃的恒温箱中,并以20V/3.25A,65W的功率持续输出一小时,然后使用FLIR E4红外热像仪分别从两个角度测试充电器外壳温度,其中一个角度测得最高温度约为76.8℃。



另一个角度最高温度约为81.4℃。

考虑到这个65W氮化镓快充DEMO的只是采用非常简易的散热装置,没有采用更符合外壳结构的特殊开模的散热片来辅助散热,而且PCB仅是单板设计,相信后续进入量产阶段应该还有很多可以优化的空间。

而从充电头网评测过的多个65W GaN充电器在同等条件的温升测试结果横向对比的来看,美思迪赛65W氮化镓快充DEMO比某些量产版的产品温升还低6-7°,可以说美思迪赛这个65W 氮化镓快充DEMO的在持续输出65W最大功率时的温升表现还是比较优异的。

充电头网总结

外型方面,美思迪赛65W氮化镓快充DEMO仅需要一块小PCB板就能实现65W输出,打破了传统氮化镓充电器内部复杂的结构设计;开发更简单、用料更精简、综合成本更低。同时,65W的PCB板可以直接装入常规的24W充电器的外壳,成品体积非常小巧,功率密度得到大大提升。根据实际测量,套上外壳后其功率密度可达到1.1W/cm³,领先业界大部分氮化镓快充产品。

性能方面,测得该方案除了支持USB PD快充之外,还兼容Apple2.4A、Samsung5V/2A、QC3.0、QC2.0、DCP、AFC、FCP等多种协议,不仅可以满足笔记本电脑的充电需求,还可支持苹果、小米、三星、华为等多个主流品牌的手机快充。在实际的兼容性测试中对于大多数设备均可以握手相应的快充协议,在为三台笔记本充电时可以握手PD快充,功率接近60W,为努比亚红魔5G手机充电成功握手PPS快充,整体的快充兼容性不错。

在一个小时满载测试中,美思迪赛65W氮化镓快充DEMO也有不错表现,在没有做更符合外壳结构的特殊开模散热片的情况下,满载一小时温升表现也比业界某些量产版同功率密度的氮化镓快充更优异,相信后续通过量产阶段的优化,其产品的性能会有更进一步提升。



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