无锡硅动力微电子AC/DC 快充产品与高频QR氮化镓方案介绍，助力客户快速高效的快充电源设计

前言

2023（秋季）亚洲充电展于8月23-25日在深圳福田会展中心3号馆举办，汇聚数百家知名企业参展。此次展会以推动充电行业交流与发展，打造一个关于技术交流的平台为目的，通过对行业的发展趋势的交流和相互间的技术交流，寻找产业升级新机遇，研判未来趋势，商讨行业观点并深化合作，结合国内外经济发展情况，推动构建产业间的相互合作。

2023年08月23日，由充电头网发起的2023（秋季）亚洲快充大会在深圳福田会展中心举行，汇聚了众多国内外众多半导体产业链的专家、学者、企业代表等半导体领域的大咖，互相交流半导体技术和半导体未来的发展趋势，为大家分享最新半导体领域的技术和干货，其中无锡硅动力微电子股份有限公司（简称：硅动力）受邀出席，带来了《无锡硅动力微电子AC/DC 快充产品与高频QR氮化镓方案介绍》的精彩演讲，本次演讲内容主要是分享硅动力的AC/DC 快充产品的介绍、高频QR氮化IC的特点以及DEMO相关的性能展示，帮助客户快速高效的实现快充电源设计。

担任本次的演讲嘉宾是无锡硅动力微电子股份有限公司市场应用总监蒋万如先生。

蒋万如先生曾在知名外企和电源企业担任芯片应用和研发管理工作，在开关电源产品研发和电源管理芯片应用方面有超过20年的工作经验，现在主要负责AC/DC电源芯片定义和系统应用工作，参与申请了多项芯片发明专利。

本次演讲由公司简介、 AC/DC 快充产品介绍、高频QR氮化IC特点、 DEMO 性能展示共4个部分组成。

首先进行的是公司简介。

无锡硅动力微电子股份有限公司成立于2003年6月，目前拥有145名员工，产品主要涉及工业、消费类AC-DC、DC/DC等领域，是工信部认证的集成电路设计企业，省科技部认定的江苏省高新技术企业，江苏省工程技术中心和市科技部认定的无锡市工程技术中心。

公司拥有65名科研人员，占公司员工的44.83%，研发骨干主要来自国内外知名电源类半导体企业，拥有73项专利和授权，电源技术方面与浙江大学成立电源管理芯片联合实验室，在材料器件的研究方面与东南大学成立宽禁带半导体材料与器件联合实验室。共同助力氮化镓的发展和国产芯片实现平替的愿景。

以上是硅动力近年来获得的企业荣誉。

硅动力的产品主要应用于适配器、快充、家电、智能电表等领域。硅动力长期耕耘在AC/DC电源管理领域，目前产品已完整覆盖1-500W功率段、小体积、高效率的整套电源解决方案，产品广泛应用于快充、适配器、家电、显示屏等领域。

在PD&UFCS等充电产品应用领域，有全系列的AC/DC SSR控制芯片和同步整流芯片等产品供客户选择。其中在快充18-65W功率段的市场占有率位于前列，累计出货超过1.5亿PCS。

第二部分内容，重点介绍AC/DC 快充产品芯片。

快充系统分为功率转换部分和协议部分两大部分。本节内容重点介绍AC/DC功率转换部分。截止目前，硅动力拥有2大系列，首先是覆盖18-33W的内置Si-MOSFET 方案的初级控制芯片和次级同步整流，整套方案自带全面的保护功能，定位简单易用。

在18~25W之间的产品推荐使用SP664X和SP663X系列，25W~33W使用SP8666系列。第二大系列是覆盖20-150W的氮化镓解决方案，同样在初级控制芯片和次级同步整流上有不同解决方案，采用高频谷底锁定工作模式，频率最高支持350K，在20~70W区间推荐使用SP968X内置氮化镓系列，超过70W建议使用控制器SP9680和SP8680F外驱氮化镓方案，厂商可根据需求进行选择。

第三部分是高频氮化镓控制IC特点。

上图是典型65W应用线路图，简化外围的合封方案采用SP9687H+SP6520H，内置0.26Ω的增强型氮化镓；简易化设计，芯片外围仅需设置3个电阻，分别是R1输入欠压保护电阻 、R6//R7限流控制电阻、R3输出过压保护电阻；外置OTP功能，提供周边零件保护

硅动力的氮化镓控制芯片中满载工作在谷底锁定模式，中轻载工作在降频模式，轻载、空载工作在省电模式，实现全负载段效率的均衡。

SP968X系列支持集成/外驱GaN功率器件，适合设计USB-PD&UFCS的快充方案；高频准谐振谷底锁定 + PFM + Burst mode工作；最高工作频率支持350K；自适应补偿的Burst工作模式，降低轻载纹波；自适应环路增益补偿维持宽输出电压下的稳定工作；初级限流环保护，易于满足安规LPS要求；可选单段或双段限流，满足多口充电或单口充电系统；驱动优化和调整技术，降低次级整流管应力，优化EMI。

QR谷底锁定的测试展示图，图中可以看到谷底锁定的工作非常稳定。

芯片特点内置全面的保护功能，包括: 输入AC的欠压保护，过流保护OCP)、过载保护(OLP)，输出短路保护(SCP），针对异常的故障过流保护(次级绕组或SR整流管短路)；初级CS电阻OPEN/SHORT保护；VDD过压/欠压保护；内置OTP保护和外置NTC提供器件OTP保护。

氮化镓控制芯片的多样化封装，可以面对不同应用体积的需求，厂商可自行选择QFN5x6、QFN8x8、ESOP7、ESOP10封装工艺。在20~45W推荐使用ESOP7，45~65W的小体积上推荐使用QFN8x8，散热面积更大，能够降低芯片温度，带来更好的温升表现。硅动力提供的定制封装，通过封装的客制化，增加散热面积，降低热阻，降低打线寄生电感影响，提高可靠性。

第四部分是DEMO性能展示。

以上是硅动力的PD 65W 实际电路图，包含功率转换部分和协议部分，采用SP9687H+SP6520H。如果不需要PPS，框中部分可去除即可，使外围更加精简。

实际的PD 65W的DEMO图片，采用AT23/12.9变压器，DEMO的功率密度大于2W/CC。

效率测试，在20V，65W情况下，平均效率可达93.1%，满载效率在90V情况下，接近93%，115V/230VAC情况下，大于93.1%。还有很大的优化空间。

在5V情况下，平均效率也高于91%，满载效率高于92.4%，待机功耗低于50mW（带协议）。测试的高低功率，都能够实现较高效率，主要得益于芯片内部频率曲线的优化和QR拓扑和锁谷带来的优势。

DEMO的温升表现，采用单板双面PCB的设计。在环境封闭无外部散热的情况下，芯片在90V工作时，温度控制在104.3度，只需进行简易的散热设计即可推向市场，有效缩减产品开发时间。

EMI的性能测试，在AC 230V情况下，传导余量大于10dB，辐射余量大于9dB。能够获得这么好的EMI性能表现，主要是通过优化驱动+QR 谷锁+频率抖动优化，这样可以简化变压器屏蔽绕组设计和减少EMI滤波元件。

同步整流电压应力测试，驱动会根据模式进行调节。

得益于抗干扰和驱动方面的优化。EMI传导、辐射通过EN55032 Class B标准，余量>6dB，ESD满足IEC 61000-4-2，12kV/20kV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。

65W的方案总结三简两高的特点，三简是外围零件设计简单，EMI设计简单，热设计更简单；两高是接近94.3%的高效率和高可靠性（封装+控制）。

感谢观看无锡硅动力微电子AC/DC 快充产品与高频QR氮化镓方案介绍。

想了解更多硅动力的资讯，可通过上方联系方式联系硅动力。

充电头网总结

得益于芯片内部控制技术的优化、QR拓扑和锁谷带来的优势，硅动力的氮化镓芯片方案在各个功率段都可实现高效率。芯片采用多样化和客制化封装，通过采用不同的封装方案，获得更小的体积和更低的温升表现；

采用SP9687H+SP6520H氮化镓方案的PD 65W DEMO 进行了相关的性能展示，该方案总结起来有“三简两高”的特点，外围零件设计简单，EMI设计简单，热设计更简单、高效率和高可靠性。

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