KP2202/KP2206X 系列产品为必易微“第一代”GaN 快充解决方案，拥有 500kHz 最高工作频率、QR 谷底锁定、GaN 直驱、驱动速度可调、双绕组供电、过流点准等诸多亮点，并成功应用在酷科 Lighter、联想饼干、Mophie 迪士尼联名款等多款快充产品中。必易微顺应市场需求不断推陈出新，在今年隆重推出了“第二代”GaN 快充解决方案 KP2208X。它不仅保留了 KP2206X 系列的优质基因，同时带来更简洁的脚位、更好的细节处理和更实惠的价格：- 最高工作频率 130kHz 和 220kHz 两档可选，更多设计空间
- 驱动电流四档可选，EMI 裕量和效率裕量可灵活转化
- 定制 ESOP-7 封装，接近 SOP-8 的成本、媲美 DFN5*6 的散热能力
此外，KP2208X 内置的依旧是英诺赛科高压 E-Mode GaN，其性能和品质已经被行业高度认可。KP2208X 在 Low Line 下最多锁定 5 个谷底，在 High line 下最多锁定 6 个谷底。在高频设计下，谷底锁定功能可以防止谷底跳动，避免噪声，同时带来最优的转换效率。此外，谷底锁定也是搭配 ZVS SR 的必须功能；借助副边 SR 来实现 ZVS 开通，QR 反激的设计频率、效率和 EMI 性能都能得到显著的提升。2、最高工作频率 130kHz 和 220kHz 两档可选，更多设计空间KP2208X 复用 CS 管脚以设定系统最高工作频率，CS 管脚连接如上图所示。芯片启动时，KP2208X 通过检测 RSEL 电阻从而决定芯片最大工作频率。设定不同的 RSEL 电阻值即可选择两档不同的系统工作频率上限。选档判定结束后系统锁定，每一次启动都伴随一次判定。推荐的 RSEL 电阻值与最大工作频率的关系见下表。在一般的 QR 反激电源系统中，SR MOSFET 在空载条件下的电压应力反而高于重载，导致 SR 电压应力裕量不足；如上图所示，空载 SR 电压应力达到了 94.8V，选用 100V SR MOSFET 应力裕量不足。这是因为满载工作时，原边 MOSFET 在振荡谷底开通，开通点 Drain 电压为 Vbus-N*Vo*k (其中 k<1)；而空载工作时，原边 MOS 开通点 Drain 电压为 Vbus。原边 MOS 开通时反激电源的寄生振荡等效于二阶 LC 谐振模型，原边 MOS 开通点 Drain 电压越高，相当于给二阶 LC 模型更大的阶跃输入；SR 的电压应力可等效于对阶跃输入的响应，输入越大，电压应力也越高。如上图所示，KP2208X 在轻载时，自动调慢了原边 GaN 的驱动电流，使得 SR MOSFET 在轻载的电压应力降低，同时又不至于影响满载的效率。上表展示了 33W 快充电源的应力测试结果，在 265Vac 输入、20W 输出的条件下，SR 在空载的电压应力只有 81.6V，在满载的电压应力是 90.8V。4、驱动电流四档可选，EMI 裕量和效率裕量可灵活转化为了保障 GaN FET 工作的可靠性和高系统效率，KP2208X 内置了高精度、高可靠性的驱动电路，驱动电压为 6.2V。KP2208X 的 CS 采用负压采样，电流采样电阻 Rcs 在 GaN 驱动回路之外，GaN 的驱动电压更加稳定、可靠！EMI 性能为高频 AC-DC 转换器的设计难点，为此 KP2208X 通过 DEM 管脚集成了驱动电流分档配置功能。如上表所示，通过配置 DEM 管脚分压电阻值，可以选择不同档位的驱动电流，进而调节 GaN FET 的开通速度，系统设计者可以获得最优的 EMI 性能和系统效率的平衡。其中，档位 2 轻载时候驱动电流不会自动调节，档位 1、3、4 轻载时驱动电流自动变小以优化 SR 的电压应力。5、定制 ESOP-7 封装，接近 SOP-8 的成本、媲美 DFN5*6 的散热能力必易微定制的 ESOP-7 封装，更适合集成 E-Mode GaN，散热能力媲美 DFN5*6，价格则有潜力跟 SOP-8 做到接近。上表是以 33W 快充作为验证平台，对比 ESOP-7 和 DFN5*6 的温升，可以看到两者的温升非常接近。KP2208X 还集成完备的保护功能，包括：VDD 欠压保护、VDD 过压保护、输入欠压保护 (Line BOP)、输出过压保护 (OVP)、逐周期电流限制 (OCP)、异常过流保护 (AOCP)、过载保护 (OLP)、输出过流保护 (SOCP)、内置过热保护 (OTP)、CS 管脚开路保护等。当输入电压低于额定 90Vac 输入规格时，电源有可能还会继续工作，此时电源的热应力和电流应力会高于额定输入条件，有损坏的风险。KP2208X 集成的 Line BOP 保护，可以保证 GaN 的电流应力不超过 Maximum rating，从而保证 GaN 的可靠工作。下面展示了 KP22083+KP40611 33W Demo 方案：- 输出规格：5V3A/9V3A/11V3A/12V2.5A/15V2A/20V1.5A
- Demo 尺寸：26.5mm×26.5mm×25mm
- EMI 满足 EN55022B Class B，>6dB 裕量
- ESD 满足 IEC61000-4-2，接触 9kV/空气 16kV
- Surge 满足 IEC61000-4-5，差模 1.5kV/共模 2.5kV
上图中所示的输出过载保护，是从协议芯片前面、输出电容上拉负载，展示 KP2208X 自带的 OCP 功能，5V、9V、11V 和 12V 输出时 OCP 为 3.5A 左右，15V 和 20V 输出时 OCP 是 2.2A 左右。这个功能相当于给快充电源上了双保险，即便协议芯片故障，快充电源仍然符合 LPS 标准。必易微深耕 AC-DC 已经 9 年有余，坚持以务实的作风打造产品、服务客户。KP2208X 是“第二代”GaN 快充方案，我们会不断地超越自我，追求极致，致力于为行业提供更好的电源 IC 解决方案。预告：必易微即将推出高频 GaN PSR 方案 KP2360X！最高工作频率 130kHz，谷底锁定功能，集成 Line BOP，目标功率 18~65W！敬请期待！