杰华特不对称半桥 JW1556 和半桥氮化镓 JW1568K for USB-PD3.1 应用方案介绍

充电头网编辑部充电头网 2023-04-14

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2023年3月14日，2023（春季）全球快充产业峰会在深圳福田会展中心7号馆如期举行，此次峰会旨在为产业链企业搭建一个新品发布、技术交流的平台，同时也为行业从业人员提供一个了解快充产业最新资讯的窗口，从而助推行业的发展。

此次大会邀请了多位相关行业的知名企业代表进行演讲，进行全方位的展示与现场面对面的交流，以推动快充行业的跨界融合和多方互动。

此次大会上，杰华特微电子股份有限公司资深技术市场&FAE经理张坤先生发表了《杰华特不对称半桥 JW1556 和半桥氮化镓 JW1568K for USB-PD3.1 应用方案介绍》演讲。

张坤先生演讲JW ACDC Roadmap、AHB&LLC 拓扑应用对比、135W AHB DEMO三方面进行。

杰华特近几年不断研发、设计、生产新的产品来满足行业内不同客户的需求。

在氮化镓应用上面，JW1515HA是一款采用E-Mode氮化镓直驱控制器，在此基础上合封260mΩ等多种产品，已经在市场上得到广泛应用。JW7721X系列产品是60-100V/10mΩ的同步整流合封控制器，应用在40W以下小功率产品，而JW7726B/BH一款同步整流控制器，应用在40W以上的产品当中。

从2022年开始，氮化镓产品开始普遍应用到低功率产品上。杰华特基于JW1515HA的控制器上合封800mΩ GaN来应用到长期工作在25W的产品上，而JW1566CD 应用在20-25W的充电头市场上。

JW1556/1556B,这是杰华特研发的不对称半桥控制器，其中JW1556B是针对peak load（峰值功率）做的型号，应用在需要1-2倍峰值功率的PC笔记本市场；针对AHB一些空间更加mini小型化的产品，杰华特推出了JW1568K这款合封2颗220mΩ的半桥氮化镓功率器件。

JW1571、JW1572是两款PFC控制器，JW1572相对于JW1571的区别，环路补偿补偿外置，改善动态响应。

在硅应用上面，JW1520A/B适用于10W-18W 充电器和适配器，JW1513A可以支持到 20W合封的产品；JW1512B是6 PIN的一款控制器；JW7726BL中L是代表低频版本，适用于主控频率不高的SR应用；JW1518L是杰华特今年推出的一款新产品，也是一款定频产品，主要应用在家电和电视应用；JW1516是高压 GaN 直驱和 Si MOS 的SSR控制器；而JW1519是杰华特今年主推的产品，主要特色是低压工作在CCM，高压工作在QR Mode ，并具备 Peak Load 功能。

AHB拓扑现在能广泛应用在很多的多口应用和单C、PD3.1应用，是因为其拥有多种特点。

AHB拓扑不对称半桥里面的变压器励磁电感和谐振电容器均参与存储能量。与反激式转化器相比，尺寸会缩小部分；
AHB结合了反激变换器及不对称半桥的优点，利用励磁电流实现开关管ZVS的同时，利用谐振电流实现了次级整流二极管额定ZCS；
AHB适合宽电压输出，相比LLC拓扑，在PD快充等输出电压变化范围宽的应用优势巨大，成本优势大
AHB开关频率限制在相对较小范围，对EMI滤波器的设计十分有益；
AHB是适合应用于高功率密度和具有成本效益的拓扑。

在PD3.1应用中，如果使用LLC拓扑，需要增加高压Buck或者低压Buck才能满足5-28V，PD3.1 140W输出的需求，不仅损失效率而且非常占体积，无法实现最优的Mini小型化设计；而且还需要额外增加漏感或者使用带气槽的骨架来实现谐振，也是非常占体积，阻碍实现最优Mini小型化设计的目的。

如果使用AHB拓扑，不需要额外增加任何线路就能满足5-28V宽范围输出，实现小体积高效率的Mini小型化设计。

此外如果使用LLC拓扑，当C1、C2、C3、A1口同时输出5V时，Vo电压需一直保持在22V或者29V，Buck线路效率低，而且温升高，并且待机空载时，PFC没有办法关闭，待机功耗会升高。

使用AHB拓扑，当C1、C2、C3、A1口同时输出5V时，可通过MCU调整，让Vo跟随输出电压，让Buck线路实现最高效率，降低温升，并且在待机时候可关闭PFC，降低待机功耗，并满足节能要求。

针对AHB拓扑，杰华特做了个Demo测试。在重载情况下（ZVS状态）能实现绝对零电压开通，大大提高效率，并且具备X-cap放电、高压启动等功能，各种保护功能也非常完善，适用于65-240W的PD快充方案。

这款Demo里面除了AHB控制器外合封了两个220mΩ的Half-Bridge GaN，实现更优的Mini小型化设计，适用于90-180WPD快充。

这款是杰华特135W DEMO ，其中PFC控制器是JW1572，AHB控制器是JW1556，SR控制器是JW7726BL，经过测试其在90V输入时候效率能达到93.3%，在230V输入时候效率能达到96%。市面上LLC拓扑大概的工作效率在高压段的时候是90%-96.5%，AHB拓扑在重载时候的效率比对来说已经跟LLC拓扑没有太大差别。

从AHB测试效率图可以看到，在115V输入，20V输出的情况下，AHB拓扑的效率在94%左右；在230V输入，20V输出的情况下，AHB拓扑的效率在96%左右，其余输出功率的效率也基本大于90%。

在PC应用上，AHB拓扑在轻载功耗表现相当不错，在20V 0.25W功耗条件下测试，当处于115V输入的情况下，轻载效率大约为54.9%；处于230V输入的情况下，待机功率大约为54.7%，都高于标准的52%。

AHB拓扑待机功率表现也非常优秀，处于115V输入的情况下，待机功率大约为50mW；处于230V输入的情况下，待机功率大约为68mW，远小于标准的100mW。

跟Apple方案进行比对，在20V输出的情况下，满载功率会高0.4-0.5%，原因是Apple方案里面加了高压Buck；但在低压情况下会比苹果略逊色一筹，是因为Apple方案里面输入整流器加了active bridge功能。

AHB拓扑在输出为115V情况下，在20V5A、15V3A、9V3A的输出效率上基本都优于LLC拓扑，在5V3A这种低功率输出效率上与LLC拓扑各有高低。

同样AHB拓扑在输出为230V情况下，在20V5A、15V3A、9V3A的输出效率上也基本都优于LLC拓扑，不过在5V3A这种低功率输出效率上略逊色LLC拓扑。

杰华特微电子成立于2013年，是一家快速成长的高性能模拟和数模混合半导体供应商。自成立以来，公司始终致力于提供高集成度、高性能与高可靠性的电源管理等芯片产品，为客户提供一站式采购服务。目前，公司拥有广泛的产品组合，涵盖DCDC、ACDC、 BMS、电池管理等产品线，应用范围涉及汽车电子、通讯电子、计算和存储、工业应用、消费电子等众多领域。