芯朋推出QR-Lock控制技术的65W GaN高集成快充套片

前言

近年来充电技术步入快速发展期，面对快充行业不断涌现的市场机遇，芯朋微顺势而为，先后推出了18W/20W PD快充方案PN8161+PN8307H和30W PD快充方案PN8165+PN8307H，因集成度高、性能卓越、方案成本优势明显，获得了众多品牌采用。

近期，芯朋微推出了原副边全集成的65W快充方案，为客户提供了更具优势的解决方案。下面将为大家揭晓方案规格、线路图纸、变压器设计、测试数据及应用要点。

方案介绍

该方案由初级芯片PN8783和次级芯片PN8307P套片组成，PN8783具有卓越的环路稳定性、高功率密度、低待机功耗等明显优势。PN8307P采用自适应死区控制，支持反激变换器的DCM/QR工作模式，实现同步整流。

PN8783作为QR-Lock初级控制器，采用QFN6X8封装工艺，环路高度稳定，进口替换的适配度更高，内置高性能 700V GaN FET ，最高支持500kHz工作频率，可以有效减小变压器及输出电容体积；典型转换效率大于93%，显著提升充电器功率密度；内置800V高压启动管，待机功耗小于75mW。

同时PN8783具有输出过压保护、原副边防直通保护、过载保护、过温保护等优异全面丰富的保护功能

PN8783 搭配的是 PN8307P，PN8307P采用PDFN5x6封装是一颗高度集成的同步整流器，内置100V/7mΩ智能MOSFET，支持自适应死区控制，更低温升，超高性价比。

芯朋微推出的65W快充 Demo 实物如上图所示，其尺寸为51mm(L)X29mm(W)X20mm(H)，长约51mm，宽约29mm，高约20mm，定位小尺寸设计。输出支持PD3.0协议规格有5V3A、9V3A、15V3A、20V3.25A共4种宽供电范围，满载效率可达94.0%（230V），待机功耗低至75mW，轻松满足CoC V5 Tier2能效规范。

上图为 PN8783 为初级主控芯片与 PN8307P 组成的同步整流反激电源原理图，其中 PN8783 具备精准的谷底锁定，工作频率可达500kHz，显著提高充电器的功率密度。

对于市面上常见普通QR，因谷底不锁定，开关频率受Tosc影响显著，以上图参数举例：平均开关周期为7.95us(126kHz，第2谷底QR)，振荡周期为1.5us，增加一个谷底则开关频率降低27.8kHz，减少一个谷底则开关频率增加56.7kHz。因此，为满足最高频率限制，市面上常见普通QR的平均开关频率相对不高。

对于PN8783所采用的的精准锁谷底QR-Lock技术，在一个负载点附近开关频率仅受Ipmax影响，可近似等效为定频控制。因此，精准锁谷底QR-Lock技术相比普通QR整体工作频率更高、环路稳定性更佳。

变压器采用ATQ25磁芯，绕线结构如上图所示，初级绕组电感量 (Lp) 为320±5%uH @10kHz。

转换效率测试方面，测试输出的效率表现，可以看到芯朋微65W方案在90V和264V输入电压时，负载3.25A的输出效率均达到92%左右，最高可达94%，相较于88%能效标准有4%到8%的裕量。

上图为芯朋微65W方案的空载待机功耗测试，从图中可以看到，芯朋微65W方案在115V输入下待机功耗约为41mW，230V输入下约为48mW，均低于75mW限制。

上图为U2 VDS的应力测试，测试条件为264Vac输入，20V3.25A输出。从应力测试结果可以看到，U2最高电压为589V，裕量充足。

上图为 U3 VDS 的应力测试，测试条件为264Vac输入，20V3.25A输出。从应力测试结果可以看到，U3的最高电压为83.5V，裕量充足。

磁芯元件饱和测试

VIN=90Vac/60Hz，20V3.25A 

VIN=90Vac/60Hz，20V3.25A  

负载动态响应

负载动态响应测试条件为VIN=90Vac/60Hz，输出为5V，电流为0.3A-3A。测得输出电压最大值为5.52V，最小值为5.08V。

负载动态响应测试条件为VIN=264Vac/50Hz，输出为20V，电流为0.325A-3.25A。测得输出电压最大值为20.7V，最小值为19.5V。

负载动态响应测试条件为VIN=90Vac/60Hz,，输出电压20V，电流为0.325A-3.25A。测得输出电压最大值为20.7V，最小值为19.5V。

开机延迟时间判断（标准：小于2s）

测试条件为 VIN=90Vac/60Hz，5V0A 时，开机时间为149ms，小于2S开机延迟时间。

测试条件为 VIN=264Vac/50Hz，5V0A 时，开机时间为148ms，小于2S开机延迟时间。

温升测试方面，对芯朋微65W PD套片方案在不同电压下满载输出功率的温度表现进行测试，其中CH1：环温；CH3：PN8783；CH4：T1  Core；CH8：PN8307P；CH9：T1 Wire；

在90Vac输入，20V 3.25A输出时，经过1小时25分钟的测试，环境温度稳定在26.2℃，PN8783温度稳定在105.5℃；PN8307P温度稳定在80.8℃。

在264Vac输入，20V 3.25A输出时，经过45分钟的测试，环境温度稳定在26.1℃，PN8783温度稳定在95.2℃；PN8307P温度稳定在100.1℃。

EMC测试方面，芯朋微65W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

芯朋微PN8783+PN8307P组成的65W快充方案，不仅具备高环路稳定度、高功率密度、低待机功耗、100V全集成同步整流等多重亮点，而且在效率、功耗、应力、温升、EMC等方面的测试中，芯朋微65W快充方案均展现出不俗的实力。

芯朋微主要产品包括AC-DC、DC-DC、Motor Driver等，广泛应用于家用电器、手机及平板、充电&适配器、智能电网、5G通信、工控设备等领域。目前，芯朋微已发展成为国内高压电源和驱动类芯片的领先供应商，为众多电子行业知名企业提供功率集成电路产品和解决方案，年出货超过14亿颗芯片，建立了良好的品牌优势。

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