泰高技术推出210W氮化镓电源方案，内置TP44200合封氮化镓器件

说起氮化镓功率器件，主流的解决方式就是单管和合封，氮化镓单管搭配专门优化的控制器，在反激架构的快充中得到了广泛的应用。但在大功率的电源中，通常使用较高频率来缩小变压器的体积，相应的，合封氮化镓功率芯片由于内置驱动器，在高频下应用简单的优势，也常被大部分的高频开关电源中使用。

泰高技术是世界上第一家同时具备氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC） 及砷化镓(GaAs) 芯片工艺技术创新解决方案的公司，泰高技术的研发团队源于国际整流器公司（IR)，早在 2010 年就承继 IR 处于国际领先的氮化镓成果持续研制并销售先进氮化镓芯片。

泰高技术拥有十余年氮化镓芯片研发经验，所研发的氮化镓芯片已经被超过60家欧美国际大公司广泛采用。泰高技术的全球设计中心位于美国芝加哥（Chicago），以及印度加尔各答（Kolkata）拥有研发设计分部，全球研发人员超过 50 位，其中超过80%的研发都具有拥有博士学位。

泰高技术针对百瓦级电源市场推出了210W氮化镓电源模组方案，其基于PFC+LLC电路拓扑进行设计，采用了泰高四颗TP44200NM氮化镓器件，整个DEMO三维仅70*46*31.5mm，功率密度高达2.07W/cm³，实现了高效率、高功率密度、低温度的良好应用。

下面就随充电头网一起来看看泰高技术这套电源解决方案具体如何设计，以及测试结果表现如何。

一、泰高技术210W氮化镓电源方案外观

泰高技术210W氮化镓快充方案采用PFC+LLC架构，固定电压输出，适用于笔记本电脑供电、工业电源、差旅排插等用途，还可搭配二次降压用于多口PD3.1 / PD3.0 快充充电器。

电源模块采用四块PCB板组合的焊接方式，对角两块小板连接支撑上下两块大板。

使用游标卡尺测得模块长度为70.05mm。

宽度为45.94mm。

厚度为31.51mm。通过三维算得模块体积约为101.4cm³，功率密度为2.07W/cm³。

模块拿在手上的大小直观感受。

另外测得重量约为156g。

二、泰高技术210W氮化镓电源方案解析

输入端小板一览，右侧焊接EMI滤波电路的器件，左侧设有同步整流电路以及固态滤波电容。

延时保险丝5A 250V。

10D561K压敏电阻。

共模电感双线绕制，滤除EMI干扰。

安规X电容容量0.68μF。

另一颗共模电感特写。

模块一端可以看到红色薄膜滤波电容、PFC升压电感，PFC升压电感上贴有两块导热垫，导热垫右侧是整流桥。

整流桥采用沃尔德WRLSB80M，使用两颗均摊温升。这颗软桥通过较软的恢复曲线，比较平滑的关断特性，可以降低二极管结电容达到非常少的谐波振荡产生的效果。选用的LSB封装，拥有良好的散热特性，帮助中大瓦数适配器提升可靠性，单颗可做60W+。

另一块板子左右两侧分别设有PFC升压电路和LLC开关电源初级侧相关控制器和合封氮化镓芯片。

PFC升压控制器采用TI德州仪器UCC28056，具有超低空载损耗，在负载范围内提供出色的效率，符合IEC61000-3-2电流谐波标准的要求。

PFC升压开关管采用两颗泰高技术TP4420DNM去均摊温升。泰高技术的氮化镓功率芯片TP44200NM，作为一款额定电压650V的大功率Superior GaN功率芯片，能满足中功率移动设备和消费类电力电子市场的需求，加速淘汰低速开关频率的传统硅芯片，抢占中功率充电市场。

这款180mΩ TP44200NM采用5*7mm小型PQFN封装，拥有专利的集成散热技术，适用于高效率，高功率密度的电源系统，其产品的电流承载能力提高了50％。

Superior GaN功率芯片集成了GaN Mosfet与GaN驱动器与保护控制功能，实现了使用简单，体积小，速度快，较高功率的性能。TP44200NM 与竞争对手的解决方案不同，不需要额外设计9V~30V电源单独给GaN Mosfet内部的GaN驱动器供电，这样就能替工程师省去麻烦。

泰科天润G5S6506Z 650V/6A碳化硅肖特基功率二极管，DFN5*6封装，最高工作温度175℃，用于PFC升压整流。

LLC控制器采用TI德州仪器UCC256404，是一颗具有超低功耗、超静音待机运行和高电压启动功能的LLC谐振控制器，专门设计用于与PFC控制器配对使用，以使用最少的外部组件提供完整的电源系统。

针对LLC架构的设计，LLC半桥开关管也是采用两颗泰高TP44200NM氮化镓器件，TP44200NM也不需要像竞争对手需要额外增加GaN Mosfet半桥驱动芯片去配合。TP44200NM的创新设计对主控芯片限制就大大减低，这样的设计对于工程师大大降低的设计困难，以提高产品可靠性。

贴片Y电容来自特锐祥，型号TMY1222M，具有体积小、重量轻等特色，非常适合应用于氮化镓快充这类高密度电源产品中。

同步整流控制器采用安森美NCP4306，支持CCM、DCM和QR工作模式，适用于反激或LLC应用。

四颗同步整流管均采用维安040N08HS，DFN5*6贴片封装。

两颗25V 680μF固态电容，用于同步整流输出滤波。

模块一侧中间设有高压滤波电解电容，对应板子区域镂空以降低模块厚度，左侧连接小板套有绝缘管。

高压滤波电解电容为ketucon品牌，包裹高温胶带绝缘，规格为420V 120μF。

另一端设有谐振电容和谐振电感。

谐振电容来自JURCC捷威电子，333J1KVDC。

另一侧则设有供电电容和变压器，变压器上也贴有导热垫。

PWM主控芯片供电电容规格为25V 220μF。

三、泰高技术210W氮化镓电源方案部分测试数据

泰高技术210W氮化镓电源模块能够满载工作在 90V-264V 范围的工作条件下，板上输出空载电压范围为 21.21-21.23V，输出负载电压范围为 21.20-21.21V，输出电压随负载变化轻微，有良好的电压调整率。

210W氮化镓电源模块可透过反馈电阻的修改，最大能输出29V电压，还可搭配二次降压用于多口PD3.1 快充充电器。

在输入电压为110Vac环境下满载输出，测得纹波噪声为180mV。

在输入电压为220Vac环境下满载输出，测得纹波噪声为196mV，占比0.93%具有良好的指标。

小结：1、在 90Vac输入电压范围内，满负载输出效率于 93.4%；其中 220Vac 输入，满负载输出效率为 95.6%。2、最大待机功耗低于 150mW，符合能效六级的应用要求。

测试条件：不同电压输入，满载输出，室内环境 15℃测试，老化 60 分钟。

小结：

1、泰高技术210W氮化镓快充模块在 90V 输入环境下，满载输出条件下 60 分钟，PFC 驱动氮化镓 TP44200NM 温度为 83.1℃；LLC 驱动氮化镓 TP44200NM 温度 93℃；LLC 变压器温度为 80.1℃；输出同步整流管温度为 82.7℃。

2、在 220V 输入环境下，满载输出条件下 60 分钟，PFC 驱动氮化镓 TP44200NM 温度为 80.6℃；LLC 驱动氮化镓 TP44200NM 温度 89.3℃；LLC 变压器温度为 97.4℃；输出同步整流管温度为 75.7℃。

对于从事电力电子设计的工程师而言，TP44200NM Superior GaN氮化镓功率芯片为100W-240W应用提供了更佳的产品设计思路，如电脑一体机，电视，游戏机，电动滑板车，电动自行车等电动交通工具的充电器，游戏笔记本电脑等其他设备的充电器等。TP44200NM现已大批量生产，可立即从泰高技术的经销合作伙伴处订购。

泰高技术研发团队致力于开发宽禁带技术的颠覆性解决方案，拥有众多创新专利技术、芯片 IP 以及自有知识产权的测试设备，能显著降低客户端系统级解决方案的复杂性、 体积、重量和功耗等相关问题。

由于中美贸易持续摩擦并无法短期获得解决， 芯片的国产平替被提到了国家战略的高度，泰高技术做为一家国产氮化镓功率器件公司，致力于共同推动国产芯片产业发展；加速于国产功率芯片平替海外功率芯片布局。泰高技术的氮化镓电源解决方案的器件选型已承诺客户往100%国产优化；避免客户购买非国产芯片而发生数量短缺、价格上涨甚至市场崩溃的情况。

“泰高, 让设计变简单“是泰高技术的理想，我们致力于通过精巧的布局，使得工程师更加便捷设计，让产品更经济实用且可靠，并且我们的 Superior GaN 技术为更高效、更小、更可靠的全新解决方案带来更多可能。

充电头网总结

传统百瓦级电源体积大、笨重，不仅占空间，外带更是折磨人。泰高技术这套基于自家四颗TP44200NM Superior GaN功率芯片设计的电源方案，充分发挥了氮化镓的优点，将输出功率做到210W的同时，实现了模块的小型化，兼具小巧与高功率，完美解决传统百瓦级电源大而重两大痛点。

泰高技术的 210W 氮化镓电源模块参考设计，使用的是PFC+LLC 的高效架构，控制器采用的是知名大厂 TI 德州仪器的UCC28056及UCC256404，搭配泰高TP44200NM氮化镓器件，可以获得高转换效率(95%@110Vac & 95.6% @220Vac，满负载状态），能降低电源产品的散热需求而减轻产品重量。泰高技术的营运官说明在3月底前会推出100W/150W/240W的多口充电器解决方案，届时这些方案已联合其他国产品牌芯片共同推出。

此外不局限于百瓦级直流电源输出，这款电源参考设计还可根据客户需求，在输出端灵活设计二次降压电路，实现多种接口以及不同电压输出支持，满足灵活/可靠性/个性化需求。

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