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有了这22套高集成电源芯片,设计20W迷你快充so easy!

充电头网编辑部 充电头网 2021-07-21


一、20W PD快充市场爆发


2020年,苹果成为了首家不给旗舰手机标配充电器的手机厂商。当苹果宣布iPhone 12系列手机以及官网所有在售iPhone机型均不再附送充电器时,整个快充行业为之一振。上到快充芯片原厂、方案商,下至快充工厂、品牌商一夜沸腾,纷纷感受到了前所未有的商机。

iPhone 12不再附送充电器,极大的刺激了20W PD快充配件市场的发展,同时由iPhone 12引起的换机热潮也大大促进了USB PD快充技术的普及。


据充电头网最新的统计数据显示,目前苹果已有14款支持USB PD快充的手机,其中官网在售的7款机型均已不再赠送充电器,这让20W PD快充配件的市场需求得到极大释放,市场空前广阔。


苹果手机上亿的出货量已引发了20W PD快充配件供求关系的失衡,成为20W PD快充市场爆发的幕后推手。众多快充电源厂商蜂拥而入,纷纷开设20W PD快充产品线,全力迎合市场需求。一夜之间第三方20W PD快充配件遍地开花,并深受用户青睐,单品月销10万台的品牌非常普遍


与此同时,20W PD快充市场的爆发也对供应链造成了巨大的压力,尤其是在USB PD快充芯片这一方面,由于芯片原厂前期对20W PD快充市场的预判失误以及芯片备货不足,这次20W PD快充市场的井喷直接引发了一场快充行业近年来的大规模芯片缺货事件


芯片供应不足导致很多厂商不得控制订单量,部分工厂甚至因为买不到芯片而导致20W PD快充产品项目无法正常推进;部分电商品牌的20W PD快充新品也因产能问题不得不进行下架处理。


二、12家芯片原厂推出22款20W快充电源芯片套片


据了解,在iPhone 12发布之前,已有多家芯片厂商闻风而动,提前准备了多款20W PD快充方案;iPhone 12系列的发布更是成为了各家芯片原厂推出20W PD快充方案的催化剂。同时充电头网也注意到,小体积的迷你20W PD快充充电器在此期间逐渐成为市场主流。


目前市面上大部分迷你PD快充充电器体积可以做到与苹果5W充电器相当,相当于常规20W PD快充充电器体积的一半。


受到20W PD快充体积以及制造成本等条件的制约,内置MOS的高集成快充电源芯片成为了大部分电源制造厂商的选择,而能够提供一整套快充套片方案的厂商往往更容易获得电源厂商的认可。


据充电头网不完全统计,目前20W PD快充市场已有矽力科技芯朋诚芯微芯茂微东科必易通嘉美思迪赛昂宝PI亚成微硅动力等12家芯片品牌推出了22款内置MOS的快充电源芯片套片。并获得了苹果、Anker、贝尔金、倍思、绿联、公牛等众多主流品牌青睐,成为市售热门20W PD快充电源芯片的主流选择。


三、20W PD快充套片简介及应用案例分享


APD SEMI矽力科技

1、矽力科技AP205B-CV + AP405B

矽力科技AP205B-CV是一款内置超级硅、外围简单高效的AC-DC芯片,有恒功率和恒压两种模式选择,2.4ohm、1.6ohm、0.9ohm三种内置mos供选择;有很好的EMC特性,高压和低压的OCP一致性非常好,具备完整的保护功能;拥有50mW以内的超低待机功耗,可轻松通过欧洲VI级能效。


矽力科技型号AP405B是一款内置MOS外围简单高效的SR同步整流芯片,支持三种模式工作CCM/DCM/QR,无需辅助绕组,芯片高压自供电技术,使得AP405B完美支持输出电压低到3V,内置mos的驱动电压始终维持在9V,确保高效率工作,外围最简单,可以正端接法或负端接法,外围仅需一个0.22μF电容,拥有完整的保护功能。


应用案例:

(1)拆解报告:睿高20W 1A1C快充充电器


Chipown芯朋微电子

1、芯朋PN8161 + PN8307H

芯朋PN8161内部集成了准谐振工作的电流模式控制器和功率MOSFET,专用于高性能、外围元器件精简的交直流转换开关电源。该芯片提供了极为全面和性能优异的智能化保护功能,包括输出过压保护、逐周期过流保护、过载保护、软启动功能。


芯朋PN8161通过QR-PWM、QR-PFM、Burst-mode的三种模式混合调制技术和特殊器件低功耗结构技术实现了超低的待机功耗、全电压范围下的最佳效率。频率调制技术和SoftDriver技术充分保证良好的EMI表现。


芯朋PN8307H内置同步整流控制器及高雪崩能力功率MOSFET,用于在高性能AC/DC反激系统中替代次级整流肖特基二极管,电压降极低的功率MOSFET可以提高电流输出能力,提升转换效率,使得系统效率可以满足6级能效的标准,并留有足够的裕量。


芯朋PN8307H内置12mΩ60V耐压同步整流管,适用3.6V-20V常用适配器输出,适用于QC3.0适配器及其他固定电压输出的适配器。该芯片还集成了极为全面的辅助功能,包含输出欠压保护、防误开启、最小导通时间等功能。


应用案例:

(1)拆解报告:REMAX 20W PD快充充电器

(2)拆解报告:古石20W 迷你PD快充充电器

(3)拆解报告:闪极20W USB PD快充充电器

(4)拆解报告:坤兴20W USB PD快充充电器


2、芯朋PN8162 + PN8307H

芯朋PN8162内部集成了准谐振工作模式的电流模式控制器和功率MOSFET,专用于高性能、外围元器件精简的交直流转换开关电源。PN8162采用QR控制技术,降低芯片开通损耗;PDFN功率封装,单边drain脚位,高低压引脚爬电距离大于1.2mm,便于PCB布线及敷铜散热。PN8162工作强制DCM模式,降低同步整流耐压;自适应QR开通技术,简化EMC设计;集成输入市电欠压及输出过压保护,无需外部辅助电路。


芯朋PN8307H包括同步整流控制器及高雪崩能力功率MOSFET,用于在高性能AC/DC反激系统中替代次级整流肖特基二极管。


应用案例:

(1)芯朋推出20W迷你PD快充套片方案


CXW诚芯微科技

1、诚芯微CX7509C + CX7538B

诚芯微CX7509C内部集成PWM控制器和650V NMOS,适用于密闭环境20W方案。CX7509C支持自动调整工作频率,降低损耗提高整机转换效率。CX7509C启动电路经过优化,可以减小待机功耗。同时采用抖频技术防止产生音频噪声,支持多种完善的保护,支持逐周期过流保护,过压保护,欠压保护,过热保护,还支持供电过压保护,最大程度上提高可靠性。


诚芯微CX7538B是一颗高性能的开关电源次级侧同步整流器芯片,在开关电源中轻松满足6级能效,是肖特基的理想替换方案。CX7538B支持最高150KHz开关频率,内置11mΩ低导阻NMOS管,发热远低于肖特基二极管,大幅度降低温度,提高转换效率。


应用案例:

(1)抓住20W爆发风口,诚芯微推出iPhone 12专用高集成PD快充方案

(2)诚芯微20W PD快充方案被多家知名品牌采用,持续走俏当红iPhone 12市场!


2、诚芯微CX7527C + CX7538B

诚芯微CX7527C。这是一颗电流模式PWM控制芯片,内置650V超级硅MOS管,应用于功率在30W以内的方案。在PWM模式下工作于固定开关频率,这个频率是由内部精确设定。在空载或者轻载时,工作频率由IC内部调整。芯片可以工作在绿色模式,以此来减小轻载时的损耗,提高整机的工作效率,芯片焊盘大面积露铜加锡散热,降低温升。 


CX7527C采用了抖频技术,能够有效改善系统的EMI性能。系统的跳频频率设置在音频(22KHz)以上,在工作时可以避免系统产生噪音。 内置多种保护,包括逐周期限流保护(OCP),过压保护(VDD OVP),VDD过压箝位,欠压保护(UVLO), 过温保护(OTP)等,通过内部的软驱动结构可以更好的改善系统的EMI特性。


诚芯微CX7538B。


应用案例:

(1)拆解报告:DIVI第一卫20W快充小冰粒充电器

(2)诚芯微20W PD快充方案被多家知名品牌采用,持续走俏当红iPhone 12市场!


CHIPHOPE芯茂微电子

1、芯茂微LP8718 + LP15R060SD

初级PWM主控芯片型号为LP8718,这是一款副边反馈的反激式开关电源初级芯片,内部集成高压MOS管和控制器,低待机功耗<75mW。

 

芯茂微LP8718内部集成650V高压功率管,采用峰值电流模式的恒压控制和专利的恒功率恒流控制。系统可以工作在恒压和恒功率输出两种状态。LP8718采用专利的驱动抖频技术和特头的频率抖动技术来改善EMI指标。LP8718具有多重保护功能,包括VCC欠压保护,VCC过压保护,输出短路保护,同步整流短路保护,电感过电流保护,芯片过热保护,输入欠压保护,输出过压保护,光耦输入端短路保护和电流取样电阻短路保护等保护功能。适合多输出电压场合的快充应用和固定电压输出的适配器应用。LP8718采用SOP-7L封装。


次级同步整流芯片为LP15R060SD,是一颗高性能的开关电源同步整流芯片,内置60V12mΩ同步整流管。兼容CCM和DCM工作模式,集成VCC供电技术,并采用专利的整流管开通技术,避免误开通。芯片集成了VCC欠压保护,过压钳位和驱动脚去干扰等技术,确保稳定工作。


DK东科半导体

1、东科DK224M + DK5V100R15S

东科DK224M是一款符合6级能效标准的次级反馈、反激式AC-DC高性能准谐振开关电源控制芯片,内部集成650V高压开关功率管。芯片内还包含有准谐振检测、SLEEP 超低待机、自供电等电路,并具有输出短路、次级开路、过温、光耦失效、输出过压等保护功能。芯片采用高集成度的CMOS电路设计,具有外围元件极少,变压器设计简单(隔离输出电路的变压器只需要两个绕组)等特点。


东科DK5V100R15S是一款简单高效率的同步整流芯片,只有A、K两个引脚,分别对应肖特基二极管PN管脚。芯片内部集成了100V功率NMOS管, 可以大幅降低二极管导通损耗,提高整机效率,取代或替换目前市场上等规的肖特基整流二极管。DK5V100R15S采用SM-7封装(兼容TO-277封装)。


应用案例:

(1)东科推出业界极简20W PD快充方案:迎接iPhone12上市


KIVI必易

1、必易KP22306 + KP41262

必易KP22306内置 650V 1.5R 高压 MOSFET,集成输入欠压 (BOP)、过压保护 (OVP),超宽VDD工作范围:8V-40V,满足 20W 快充要求;支持高压启动,专利轻载模式实现超低待机<30mW;准谐振控制、最高工作频率 80kHz;专利的 EMC 抖频设计,EMC Easy Pass;谷底锁定功能,轻载静音工作;输出过流点自适应调节;内置斜率补偿、过流点补偿等。


2、必易KP22308WG + KP41262

充电器主控芯片采用必易微KP22308WG。这是一款针对离线式反激变换器的高性能准谐振电流模式PWM转换芯片,集成有高压启动电路,可以获得快速启动和超低待机的性能,芯片支持8-40V的VDD供电,方便满足宽电压输出电源的要求。


KP22308WG内部具有高精度80kHz开关频率振荡器,且带有频率调制和电流峰值调制功能,可优化EM性能。芯片结合准谐振控制模式,绿色节能模式和打嗝模式工作,全范围优化效率,实现待机功耗小于30mW,满足六级能效要求。


次级同步整流芯片同样采用必易微KP4126。这是一款用于替代反激变换器中副边肖特基极管的高性能同步整流功率开关,内置超低导通阻抗功率MOSFET以提升系统效率。支持High Side和Low Side配置,同时支持系统断续工作模式(DCM)和准谐振工作模式(QR)。


Leadtrend通嘉科技

1、通嘉科技LD9535C + LD8926A61

通嘉科技LD9535C支持CCM,QR,DCM工作模式;支持宽电压5~12V输出,无需线性稳压电路,降低BOM成本同时节省PCB空间。芯片内置650V高压 MOS,整机效率高,小体积也能有优越的温升表现。此外,还采用了频率抖动专利,一组Π型滤波就能有充足的余量,可以减少SMPS的EMI辐射,帮助电源电路设计人员简单地处理EMI滤波器,并节省多个组件和开发时间。


通嘉科技LD8926A61支持CCM、QR、DCM工作模式;侦测式快速开关专利技术,无死区,有效提高整机效率而无共通风险;支持High side和Low side设计,方便工程师灵活处理EMI;内置60V低压MOS,输出电压支持3-12V。


应用案例:

(1)提供一站式服务,通嘉科技20W PD快充方案全面到货


MIX-DESIGN美思迪赛

1、美思迪赛MX6911+ MX5480

充电器主控芯片采用美思迪赛半导体SmartTOP系列型号MX6911,这是一款高性能开关电源控制器,专为高度集成的快充适配器设计,为高效率,低待机功耗而优化。其内置超级硅功率开关器件和数模电源控制单元及Smart-Feedback模块,该IC引脚设计为了保证高低压引脚的绝缘距离,采用了高低压引脚分离设计,把中间两个引脚空起来增加隔离距离,提高安全性。


美思迪赛半导体MX5480是业界首颗集成同步整流控制器、同步整流MOS管、多协议处理三大功能的次级芯片。MX5480支持USB PD快充A+C解决方案,支持QC、PD和其它多个私有快充协议。该芯片将次级一切必要的功能All in one,用外部最少的Pin脚完成极复杂的功能。


应用案例:

(1)专为iPhone12设计,首款20W超级硅迷你PD快充拆解

(2)拆解报告:倍思20W Super Si超级硅快充充电器(欧规)


2、美思迪赛MX6590+ MX5480

充电器主控芯片采用美思迪赛半导体MX6590。这款芯片将700V高压功率MOS集成在一个SOP-7的封装内,微小的SOP-7封装芯片内置功率器件和PWM控制器,在无需任何散热片的情况下及宽电压条件下输出20W的额定功率,是一颗很优秀的电源功率控制芯片。


美思迪赛半导体MX5480是业界首颗集成同步整流控制器、同步整流MOS管、多协议处理三大功能的次级芯片。美思迪赛半导体MX6590+MX5480快充方案集成度高,有效精简外围电路,对产品的快速量产起到很大的帮助,同时支持SOP和QFN封装,可根据产品空间灵活选用。


应用案例:

(1)拆解报告:福瑞康20W迷你PD快充充电器

(2)新型20W PD快充方案问世:仅用两颗芯片,体积业界最小与苹果5W一致


On‐Bright昂宝

1、昂宝OB2365T + OB2004ZCP

昂宝OB2365T内置PWM控制器和高压功率MOS管。


昂宝OB2004ZCP内置NMOS,支持3-12V输出。


应用案例:

(1)拆解报告:绿联20W USB PD快充充电器


2、昂宝OB2631 + OB2004Ax

主控芯片采用昂宝OB2631U,内部集成DCM PWM控制器和高压开关管,为高性能低待机功耗以及低成本开关电源而优化。此外提供完整的保护功能,包括逐周期电流限制,过载保护,欠压闭锁和内部过热保护。适用于PD适配器和其他宽输出范围的适配器。

昂宝OB2004Z。


应用案例:

(1)拆解报告:征拓20W迷你PD快充充电器

(2)拆解报告:JDB劲电宝20W USB PD快充充电器

(3)康鑫盛20W迷你PD快充充电器


Power integrations

1、定制ZN1461C

苹果向PI定制的电源主控芯片,丝印ZN1461C,其内置了控制器、开关管、次级同步整流控制器,集成度高。


应用案例:

(1)苹果20W USB PD快充首发拆解!


2、PI INN3265C

PI INN3265C,内置了初级PWM控制器,开关管以及次级同步整流控制器,集成度高,支持宽电压输入,22W输出功率。


应用案例:

(1)拆解报告:Anker安克 Nano 20W PD充电器


3、PI INN3279C

PI INN3279C内置750V PowiGaN技术,适配器密闭环境中宽电压输入可输出65W,这里降额使用是为了降低发热。PI全集成IC内部集成准谐振反激控制器和集成的主开关管,同步整流控制器和内置反馈,以及恒功率输出。


应用案例:

(1)业界首款20W氮化镓PD快充充电器拆解


4、PI INN3366C

PI INN3366C宽电压环境下最大输出27W,对于最高20W输出的VOOC,有充足的功率余量。


应用案例:

(1)邦克仕20W PD快充充电器


5、PI SC1548C

PI SC1548C内置反激式控制器、初级开关管,以及次级侧同步整流控制器,此外还带有HIPOT隔离保护的集成反馈链路,集成度非常高。使用时无需搭配光耦及同步整流控制器,内建多重完善的保护功能。


应用案例:

(1)拆解报告:公牛20W USB PD快充充电器

(2)拆解报告:小小黑科技20W USB PD快充充电器


Reactor-Micro亚成微

1、亚成微RM6717S + RM3414SH

初级PWM主控芯片型号为RM6717S,这是一种双绕组离线式开关电源管理芯片,内置高压MOSFET及电流模式PWM+PFM控制器,满足六级能效标准。


同时,亚成微RM6717S内置高压启动电阻,采用VCC自供电技术,无需外部辅助绕组,节约设计成本。该芯片内置多种工作模式,在轻载情况下,芯片进入Burst mode模式,消除变压器的音频噪音,提高转换效率;在待机模式下,电路进入打嗝模式,有效降低电路的待机功耗。内部集成斜坡补偿模块,有利于 CCM 模式下系统闭环反馈回路的稳定性,减小了输出纹波电压。


此外,亚成微RM6717S内部集成多种异常状态保护功能。在电路发生异常时,芯片进入保护状态并自动重启检测,异常解除,恢复正常输出。


次级同步整流芯片RM3414SH通过驱动内部MOSFET,效率较传统的二极管整流器有显著提高。当RM3414SH感应到内部MOSFET的VDS小于-300mV时,它打开内部MOSFET,一旦VSWS大于-7mV,RM3414SH关闭内部MOSFET,可支持DCM、CrCM、CCM和准谐振等多种工作模式。


应用案例:

(1) 亚成微推出高集成20W PD快充方案,专为iPhone12设计


Si-Power硅动力

1、硅动力SP6649DF + SP6516F

硅动力SP6649DF是一颗电流模式PWM控制芯片,内置650V耐压的超级硅功率管,可以工作在绿色模式,以此来减小轻载时的损耗,提高整机的工作效率;内置多种保护,通过内部的图腾柱驱动结构可以更好的改善系统的EMI特性和开关的软启动控制;采用SOP8封装。


据了解,硅动力SP6649DF内置8A超级硅功率管,可支持最大30W PD快充的开发。用于20W PD快充产品中,可以满足45℃环温的安规测试需求。


硅动力SP6516F内置耐压60V的NMOSFET同步整流开关,且具有极低的内阻,典型RdsON低至11mΩ,可提供系统高达3A的应用输出,工作电压范围宽,支持多种工作模式,应用方便。


应用案例:

(1)拆解报告:铭普光磁20W PD快充充电器


2、硅动力SP6649HF + SP6518FB

硅动力SP6649HF是一颗电流模式PWM控制芯片,内置650V高压功率MOSFET,应用于功率在30W以内的方案,固定65KHz开关频率,内置抖频功能用于改善EMI性能,跳频模式提高轻载效率,降低待机功耗。同时内置多种完善的保护功能,全功率范围无音频噪声,采用SOP8封装。


硅动力SP6518FB是一颗高性能的开关电源次级侧同步整流控制电路。在低压大电流开关电源应用中,轻松满足6级能效,是理想的超低导通压降整流器件的解决方案,SP6518FB支持150KHz工作频率,支持CCM/QR/DCM工作模式,适合3.3-12V快充同步整流应用,采用SOP8封装,外围元件精简。


应用案例:

(1)拆解报告:斯泰克20W迷你PD快充充电器


3、硅动力SP6649HF + SP6516F

硅动力SP6649HF是一颗电流模式PWM控制芯片,内置650V高压功率MOSFET,应用于功率在30W以内的方案,固定65KHz开关频率,同时内置多种完善的保护功能,全功率范围无音频噪声,采用SOP8封装。


硅动力SP6516F次级同步整流芯片,内置耐压60V的NMOSFET同步整流开关,且具有极低的内阻,典型RdsON低至11mΩ,可提供系统高达3A的应用输出,工作电压范围宽,支持多种工作模式,应用方便。


应用案例:

(1)拆解报告:奥睿科20W USB PD快充充电器


充电头网总结


iPhone 12上市带动了20W PD快充市场的爆发,根据国际市场研究机构Canalys数据显示,苹果在今年第三季度出货量达到了4320万部,而iPhone的高客单价也导致用户在选购个性化配件的意愿更加强烈。所以随着手机出货量的增加,20W PD快充的市场容量也变得越来越大。


充电头网注意到,相比原有的18W PD快充市场而言,虽然功率仅提升了2W,但是新兴的20W PD快充市场中出现了更多个技术创新的产品,尤其是让迷你20W PD快充成为了市场常态;与此同时,氮化镓、超级硅等新技术也开始在这种小功率快充产品中有所应用,充分体现了20W PD快充市场的魅力。


在20W PD快充市场的迅速增长中,拥有AC-DC快充电源芯片套片方案的芯片厂商往往更容易占得先机。此期间也出现了很多颇具实力的新晋选手,器方案不仅集成更高,而且得益于初次级芯片均来自同一家厂商,方案在整体性、一致性、开发周期、调试流程等方面均有着巨大优势,更容易获得电源厂商的认可。


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