PN8165+PN8307H黄金搭档，芯朋微30W PD套片方案亮相
前言
芯朋微电子于2019年推出的20W PD快充方案PN8161+PN8307H因集成度高、性能卓越、方案成本优势明显，获倍思、品胜、麦多多、毕亚兹、坤兴、古石、SSK飚王等品牌的广泛采用，已成为现象级爆款产品。
随着iPhone 13系列充电功率突破20W，越来越多的数码产品对充电功率的需求有了进一步的提升，30W PD快充已成为下一个风口。然而，在20W PD向30W升级的过程中，存在着诸多困扰电源工程师朋友的问题。如功率密度提升1.5倍以上，温升和EMC不易平衡；次边SR的耐压从60V提升至100V，分离方案器件多，布板困难；原边SSR芯片的供电变化范围从3.6倍增大至6倍，传统LDO供电方式影响效率等。
针对这些问题，芯朋微最新推出了30W PD套片方案：PN8165+PN8307H，搭配业内高精简度的SOT23-3 Boost芯片AP2080。在延续20W爆款产品PN8161+PN8307的诸多优点的同时还能实现全兼容，帮助电源工程师朋友轻松实现输出功率20W向30W的快速升级迭代。下面充电头网为大家介绍这款方案的亮点、测试数据及应用要点。
方案亮点
方案内置高压启动和电流采样的高精简主控PN8165，集成650V0.55Ω智能MOSFET，无需外部启动电阻和CS电阻，方便布线，并提升市电低压下的转换效率。
PN8165可选SOP8或PDFN5x6封装，最高开关频率125kHz，内置高压启动，空载待机功耗<50mW，采用改善EMI的频率调制技术，供电电压9-38V，适合宽输出电压应用。
PN8165支持过温保护、输出过压保护、输出欠压保护、逐周期过流保护、输出短路保护、次级整流管短路保护、过载保护等多重保护措施，为充电器安全运行保驾护航。
与PN8165主控搭配的是PN8307H，同样有SOP8或PDFN5x6两种封装可选，支持100V全集成同步整流，内置100V/10mΩ智能MOSFET，自适应死区控制提高MOSFET Rdson利用率，显著降低温升。
方案还包含了AP2080 Boost芯片，使用兆赫兹开关频率的COT控制技术，将储能电感体积降至0805封装，任何工况下PN8165供电范围控制在11~35V，显著提升15~20V输出电压下的转换效率。
上图为芯朋微30W PD套片方案的典型应用图，采用QR控制方式+自适应抖频+智能功率器件等组合创新技术，改善系统EMC性能，传导辐射裕量轻松大于6dB。
PN816x/PN8307x全系列芯片脚位相同，SOP8/PDFN两种封装灵活选择，便于电源产品系列化设计及安规认证。
变压器设计采用ATQ18骨架，绕线结构如上图所示，其中Pin1~Pin5的电感量为370uH。
芯朋微30W PD套片方案demo如上图所示，尺寸仅为36mm x 38mm x18mm，体积十分小巧。
测试数据
首先对芯朋微30W PD套片方案的待机功耗进行测试。
通过对芯朋微30W PD套片方案的待机功耗测试可以看出，5V0A时230V输入的待机功耗在50mW左右，满足75mW能效标准。
在接下来的效率测试中，首先测试20V输出下的效率表现，可以看到芯朋微30W PD套片方案在115V和230V输入电压时，20V 1.5A的输出效率均超过89%，相较于能效标准有2%以上的裕量。
在15V输出下的效率表现测试中，可以看到芯朋微30W PD套片方案在115V输入电压时，15V 2A的输出效率超过90%，在230V输入电压时15V 2A的输出效率接近90%，相较于能效标准有3%左右的裕量。
在12V输出下的效率表现测试中，可以看到芯朋微30W PD套片方案在115V输入电压时，12V 2.5A的输出效率接近91%，在230V输入电压时12V 2.5A的输出效率接近90%，相较于能效标准有3%和2%左右的裕量。
在9V输出下的效率表现测试中，可以看到芯朋微30W PD套片方案在115V输入电压时，9V 3A的输出效率接近91%，在230V输入电压时9V 3A的输出效率超过89%，相较于能效标准有4%和2%左右的裕量。
在5V输出下的效率表现测试中，可以看到芯朋微30W PD套片方案在115V输入电压时，5V 3A的输出效率超过89%，在230V输入电压时5V 3A的输出效率超过87%，相较于能效标准有7%和5%左右的裕量。
输出电压纹波方面，经测试芯朋微30W PD套片方案各种工况条件下均满足小于100mV的要求，纹波表现优秀。
功率器件电压应力测试方面，测试条件为输入电压为264Vac交流，输出规格20V1.5A。
从应力测试结果可以看到，PN8165的最高电压为590V，裕量充足。
从应力测试结果可以看到，PN8307H的最高电压为86.8V，裕量充足。
温升测试方面，对芯朋微30W PD套片方案在不同输入输出条件下的温度表现进行测试，下图中的CH1：PN8165、CH2：BD1、CH3：PN8307H、CH4：AP2080、CH5：T1（磁芯）、CH6：T1（线包）、CH8：环温。
在90Vac输入，20V 1.5A输出时，经过1小时30分钟测试，环境温度稳定在42.8℃，PN8165温度稳定在101.5℃；PN8307H温度稳定在89.9℃；AP2080温度稳定在80.0℃。
在264Vac输入，20V 1.5A输出时，经过3小时测试，环境温度稳定在23.3℃，PN8165温度稳定在102.8℃；PN8307H温度稳定在93.4℃；AP2080温度稳定在79.3℃。
在90Vac输入，15V 2A输出时，经过1小时测试，环境温度稳定在23.4℃，PN8165温度稳定在103.0℃；PN8307H温度稳定在93.7℃；AP2080温度稳定在81.6℃。
在264Vac输入，15V 2A输出时，经过50分钟测试，环境温度稳定在23.0℃，PN8165温度稳定在102.4℃；PN8307H温度稳定在95.9℃；AP2080温度稳定在78.9℃。
在90Vac输入，12V 2.5A输出时，经过10分钟测试，环境温度稳定在23.4℃，PN8165温度稳定在101.3℃；PN8307H温度稳定在95.9℃；AP2080温度稳定在80.5℃。
在264Vac输入，12V 2.5A输出时，经过1小时测试，环境温度稳定在23.5℃，PN8165温度稳定在105.1℃；PN8307H温度稳定在100.5℃；AP2080温度稳定在79.9℃。
在90Vac输入，9V 3A输出时，经过1小时测试，环境温度稳定在23.1℃，PN8165温度稳定在97.4℃；PN8307H温度稳定在97.1℃；AP2080温度稳定在78.0℃。
在264Vac输入，9V 3A输出时，经过50分钟测试，环境温度稳定在23.0℃，PN8165温度稳定在103.0℃；PN8307H温度稳定在101.8℃；AP2080温度稳定在78.2℃。
EMC测试方面，芯朋微30W PD套片方案的EMI传导、辐射满足EN55032 Class B标准要求，裕量均大于6dB；ESD满足IEC61000-4-2，8kV/15kV等级要求；EFT满足IEC 61000-4-4: 2004，4kV等级要求；Surge满足IEC 61000-4-5:2005，2kV等级要求；交流绝缘满足3.75kVac要求。
充电头网总结
当20W爆款方案PN8161+PN8307已获得巨大成功的情况下，下一代产品如何才能更进一步？芯朋微用黄金搭档PN8165+PN8307H给出了答案，搭配业内高精简度的SOT23-3 Boost芯片AP2080，不仅使20W PN8161+PN8307方案的众多优点得到保留，而且还实现与20W爆款方案的全兼容，帮助电源工程师朋友实现从20W到30W的无缝升级。
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