200W大功率，双口快充不降速，英诺赛科氮化镓demo测试

多口PD快充具有多个输出口，可以同时为手机和笔记本充电，很受市场欢迎。但是现在的100W快充，单一接口可以输出100W，连接其他接口后，输出功率会降低为65W或者45W，这就很影响快充体验了。

针对100W快充降速的问题，英诺赛科推出了高功率密度的200W氮化镓3C2A多口快充参考设计，支持功率盲插，双C口输出时，都可以以100W满功率输出，不会影响快充体验，三个C口同时输出时，为100W+45W+45W，保证有一个C口可以满功率输出，保证使用体验的同时还可以为连接的设备尽可能的高速充电。

英诺赛科200W参考设计，在单口及双口输出时任意C口均可100W快充，充分满足大功率快充需求，A口支持30W快充。多口输出策略输出参数可以根据需求定制。

方案介绍

英诺赛科200W氮化镓快充参考设计采用PFC+LLC的拓扑，电源采用固定电压输出，搭配四路小板独立降压，用于五个接口的快充输出。

英诺赛科200W氮化镓快充参考设计使用MPS二合一控制器HR1211配合英诺赛科氮化镓INN650D260A组成带PFC的LLC的恒压输出开关电源，次级采用MPS MP6924搭配安森美NTMFS5C628NL同步整流。C口与A口输出二次降压采用智融SW3516H和SW3515进行电压转换。

体积大小

使用游标卡尺测量PCB长度约为76mm。

使用游标卡尺测量PCB宽度约为74.9mm。

使用游标卡尺测量PCB厚度约为21.8mm，板端功率密度高达1.61W/cm³。

与苹果96W充电器对比，英诺赛科200W参考设计体积几乎相同。

侧面看厚度还略薄一些。

英诺赛科200W氮化镓参考设计厚度小于一元硬币直径。

与iPhone 12 Pro Max宽度相当。

用料解析

电源输入垂直焊接了一块小板，上面是共模电感等输入EMI滤波器件。立体结构充分利用空间。

电源输入端采用三颗整流桥分摊发热，降低温升，整流桥来自扬杰，型号为YBSM6010，耐压1000V，额定电流6A。

这款电源方案的主控芯片，MPS HR1211是一颗内部集成PFC和LLC控制器的数字模式二合一控制器，可使用图形界面进行编程，并支持密码保护配置文件。

MPS HR1211是一颗高集成多模式的PFC和LLC二合一控制器，使用一颗芯片即可完成传统2-3颗芯片才能完成的功能，简化电路设计并减少元件数量。HR1211内置的PFC控制器和LLC控制器，通过数字内核控制，根据负载情况实现联动控制，在连续、跳周期和Burst模式下运行，并可通过UART接口配置，以获得更高的效率。

英诺赛科200W氮化镓快充参考设计采用氮化镓加碳化硅二极管的组合，PFC级采用自家INN650D260A搭配泰科天润G3S06505R碳化硅二极管。碳化硅二极管反向恢复电流几乎为0，可以提高开关频率，并优化EMI特性。缩小磁性元件体积，并提高效率。

HR1211的供电电容布局在PCB边缘，来自丰宾，100μF25V，放置在边缘可以有效防止电源高温工作影响电容寿命。

PFC开关管采用英诺赛科 INN650D260A，两颗并联。这是一颗导阻为260mΩ的氮化镓开关管，支持650V耐压，峰值耐压750V。得益于工艺改进，相比英诺赛科之前的氮化镓器件，单位面积Ron更小，具备更小的导通损耗，性能有明显的提升。INN650D260A适用于65-120W的反激拓扑，120-200W的LLC拓扑。

英诺赛科INN650D260A采用DFN8*8封装，支持超高开关频率，适用于AC-DC和DC-DC开关电源，图腾柱PFC，电池快充等高功率密度高能效功率转换。

PFC升压整流使用泰科天润 G3S06505R碳化硅二极管。泰科天润 G3S06505R是一颗耐压650V，额定电流5A的碳化硅二极管，用于PFC升压整流。其支持175℃工作温度，适用于开关电源，功率因数校正，电机驱动，逆变器及电动汽车充电器等场合应用。

初级滤波电容共四颗并联焊接在垂直小板上。使用PFC电路能有效减小初级滤波电容容量，减小充电器体积。

LLC谐振两颗开关管采用英诺赛科INN650D260A。

另外一颗开关管。

LLC架构特有的谐振电容，来自捷威，0.022μF 630V耐压，MPP92，壳式封装。

输出同步整流采用MPS MP6924 双路LLC同步整流控制器，可驱动两个同步整流管，支持快速关断，支持DCM、CCM和CrCM工作模式，外围元件精简。MP6924支持35V输出电压，可搭配逻辑电压和标准电压的同步整流管，支持CCM、CrCM和DCM运行模式，支持高侧和低侧同步整流，采用SOIC-8封装。

两颗同步整流管采用安森美NTMFS5C628NL，NMOS，耐压60V，导阻2.4mΩ。

Y电容为特锐祥贴片Y电容，具有体积小、容量大、耐热性好、适合批量生产的优点。

输出滤波电容为两颗绿宝石BC系列固态电容，1000μF 25V，两颗并联。

英诺赛科200W氮化镓参考设计采用固定电压输出，独立降压的架构，三颗智融SW3516H进行独立的三路USB-C输出，一颗智融的SW3515用于两个USB-A口输出，单口独立快充，双口5V。智能功率控制采用芯海CSU38F16单片机控制。并且可按照实际情况进行配置。

输出三个USB-C口均具备100W功率输出，支持功率盲插。小板正面焊接VBUS开关管，磁环降压电感和一颗永铭的NPX固态电容。

智融的SW3516H是一款支持1A1C双接口的同步降压控制器，内置5A降压转换器，支持双口输出时独立限流，单口支持最大100W输出，协议支持广泛，在65到100W的PD快充中都可以使用。

SW3516H支持40V输入电压，内置的同步降压转换器，搭配两个NMOS开关管，即可实现5A大电流输出。内置的降压转换器工作频率为125KHz，轻载下PFM运行，中等负载及重载下PWM运行。

小板上焊接两颗AON6354，用于同步整流降压，NMOS，耐压30V，导阻3.3mΩ，DFN5*6大封装可支持100W大功率输出。

输出滤波电容来自永铭，NPX系列固态电容，220μF25V耐压，该系列电容具有小体积、低ESR、高容许纹波电流、高可靠性、耐开关冲击等特点。

方案测试

根据英诺赛科提供的资料显示，这款200W的参考设计，在90Vac输入时，25%负载的效率达到92.6%，满载效率达到94%。230Vac输入时，25%负载效率达到93.7%，满载效率达到96.4%，可有效降低满载温升问题。

图表为不同电压下的效率测试结果。

HR1211的PFC控制既能工作于断续模式，又能工作于连续模式。在AC90V时，使PFC电感进入连续模式能降低PFC电感温升8度左右，同时PFC整流管采用两颗GAN并联，相对使用单颗GAN，PFC开关管的损耗被两颗器件分摊开，从而能降低PFC开关管温升大概10度左右。

下面是英诺赛科的200W电源温升测试，90Vac输入，测试满载输出温升。测试环境温度为28.8℃，热机2小时。

其中LLC变压器温度为92℃，LLC谐振电感温度为95℃，输出滤波电解电容温度为76℃，PFC电感温度为91℃。

来到电路板背面，PFC氮化镓开关管温度为114℃，LLC两颗氮化镓开关管温度分别为99.8℃和95.6℃，同步整流管温度为95.5℃，整流桥温度为113℃，PFC二极管温度为105℃。测试中，整流桥和PFC二极管需要额外增加散热片辅助散热。

充电头网总结

通过将多口PD快充的功率提高到200W，直接解决了百瓦多口的功率分配问题。以小幅度的体积增加，换取翻倍的功率输出。即使不能用满充电器的输出功率，低功率输出也可以降低充电器的温升，提升使用体验。

英诺赛科200W氮化镓快充参考设计，通过使用氮化镓开关管配合PFC+LLC的高效架构，满足了小体积而又高效的电源设计。解决了传统百瓦多口充电器在接入两个设备，不能保持百瓦输出的问题。并且两个百瓦接口同时输出，与两个独立的百瓦充电器相比，体积优势非常明显。

使用高效率的LLC谐振架构搭配INN650D260A氮化镓器件以固定电压输出，可以获得高转换效率，降低充电器的散热需求。并且在输出端使用灵活的二次降压电路，可在充电器中实现多种接口以及不同电压的输出支持，满足厂商个性化需求。

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