南芯推出65W合封氮化镓芯片,功率密度创新高
南芯半导体是氮化镓快充控制器、同步整流控制及协议芯片一站式供应商。南芯推出的初级反激控制器SC3021和SC3022系列,支持直驱E-MODE氮化镓,无需外置驱动器,有效简化了氮化镓快充初级设计,并获得了绿联、努比亚、REMAX、QCY、TEGIC、PANFORE、科讯、古石、创富源等知名品牌和电源厂商采用。
南芯不断创新,将氮化镓开关管,驱动器和反激控制器全部集成在一个封装内部。抑制了独立器件走线寄生参数对氮化镓高开关频率带来的振铃,在提高电源转换效率的同时提高了可靠性,一举多得。
在推出高集成度的氮化镓合封芯片SC3050/SC3056之后,南芯推出了支持65W功率的SC3057氮化镓合封芯片。65W是目前氮化镓快充主流的一个功率,体积小巧,笔记本和手机都能使用,也属于竞争最激烈的功率段。南芯基于SC3057合封氮化镓芯片推出了一款高集成度小体积的65W氮化镓快充参考设计,下面大家一起来看看吧。
一、南芯65W合封氮化镓快充方案展示
南芯SC3057参考设计采用两块PCB焊接组合,在提高空间利用率的同时,将氮化镓合封芯片与整流桥分开散热,避免局部积热。两块小板的设计,降低了生产难度,也有助于降低成本,加快出货。
首先是输入端一览,AC输入经过保险丝,共模电感,X电容后送至整流桥。滤波电容采用中元品牌,27μF 400V,共使用四颗,总容量108μF。
南芯SC3057参考设计将合封氮化镓器件,变压器,电解电容焊接在一块小板上,缩短功率路径环路,减小干扰。电解电容靠外壳布置,加强散热,延长电容寿命。
输出侧面一览,变压器采用绝缘胶带严密包裹,并且与USB-C母座之间有足够的安全距离。
变压器放置在两块电路板夹角处,便于涂胶固定及散热。
合封氮化镓器件所在的小板,得益于南芯SC3057优化了走线设计,参考设计的功率路线和控制走线分开,简化PCB走线设计。通过图片可以看到功率环路非常小,降低了EMI辐射,并优化电气性能,优化氮化镓快充电路设计。
整流桥和协议芯片小板,由于采用了两块小板的设计,加上高集成度方案,电路显得非常清爽,绝缘隔离间距十分充分。
使用游标卡尺测量参考设计长度为36.8mm。
测量宽度为31.5mm。
厚度为29.8mm,计算板端功率密度约为1.88W/cm³。
与苹果61W充电器进行对比,体积对比非常强烈。
放在手心,看起来十分小巧。
南芯SC3057合封氮化镓参考设计重量为45克。
二、南芯65W合封氮化镓快充方案解析
首先介绍的是这款参考设计的核心器件,SC3057合封氮化镓芯片。南芯SC3057将高性能多模式反激控制器、氮化镓驱动、氮化镓开关管、供电和保护等电路集成在一颗散热增强的QFN6*8封装内部。通过合封来简化外部元件数量,并消除传统驱动走线寄生参数对高频开关的影响。
南芯SC3057采用了功率走线和控制走线分开的设计,降低高频开关对控制回路的影响,并通过优化的焊盘设计,优化充电器走线设计与电气性能,简化设计开发。南芯SC3057内置165mΩ氮化镓开关管,支持175KHz开关频率,并支持X电容放电。
南芯这款参考设计采用反激宽电压输出设计,一颗1019光耦用于输出电压反馈调节功能。
变压器下方是南芯SC3503同步整流控制器,SC3503是一颗自适应开通检测和快速关断同步整流控制器,无需辅助线圈供电,输出电压最低可低至0V,专利的自适应开通检测电路避免同步整流管误开通,兼容多种MOS,具有超低的静态电流,支持多种工作模式,支持高侧和低侧同步整流,外围元件非常精简。
南芯SC3503是一颗成熟的同步整流控制器,已经应用于绿联30W PD快充氮化镓充电器、征拓65W 2C1A氮化镓充电器、倍思65W氮化镓插座、努比亚小黄人65W双口氮化镓快充等众多产品中。
协议芯片采用南芯SC2151A,是一颗支持PD和DP/DM快充协议的控制器,内部集成反馈环路,支持最新的Type-C和PD3.0标准,同时还支持使用DP/DM接口的专有快充协议,适用于各类PD快充应用。
南芯SC2151A内部集成了32位高性能MCU内核,集成24kB单次编程存储器和2kB RAM。该控制器针对各类快充协议集成了USB PD物理层、Type-C检测、DP/DM快充协议物理层,及VCONN供电。
此外,南芯SC2151A针对快充适配器方案内置了输出放电路径、内置可编程反馈补偿、电压电流检测、10bit高性能ADC、两个10bit DAC、NMOS通路管驱动、I2C通信接口以及丰富的保护电路,为适配器等应用提供了简单高效的协议控制器解决方案。
充电头网总结
南芯新推出的SC3057氮化镓合封芯片,是一颗支持65W输出功率的高性能合封氮化镓芯片。SC3057延续了南芯合封氮化镓的独特走线设计,将功率走线和控制走线分开。简化氮化镓充电器的设计,降低氮化镓快充的开发难度,助力实现小体积高效率的氮化镓快充设计。
南芯目前具有合封氮化镓芯片、同步整流控制器以及PD协议芯片完整的氮化镓快充产品线,并实现了全面国产化,可以为客户提供一站式快充解决方案。南芯全部国产化的电源芯片,为快充和开关电源提供了小体积高能效的解决方案。
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