扬杰科技浅谈分享PD快充应用领域的MOSFET,以及在MOSEFT领域的优势与发展
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,其中扬州扬杰电子科技股份有限公司(简称:扬杰科技)受邀出席,带来了《PD快充应用领域MOSFET浅谈分享》为主题的精彩演讲,嘉宾直接从扬杰科技的MOSFET优势及发展开始讲起,扬杰科技是中国唯一,深度垂直一体化全产业链 (IDM) 企业,扬杰的产品从硅晶棒到功率器件,范围覆盖整个产业链。于此同时,扬杰的MOSFET产品丰富,可满足不同功率的PD快充应用。
担任本次的演讲嘉宾是扬州扬杰电子科技股份有限公司资深业务拓展经理郭宗将先生。
郭宗将先生于2001-2008年从事电源开发设计,是国内早期从业消费类电源行业的资深工程师。2008-2013年任职于外企单位从事FAE技术支持,曾担任安森美,仙童,艾默生等知名外企产品技术支持和技术行销。2014年至今近十年时间一直从事消费类电源充电器领域技术营销及市场相关工作。经历见证了行业从普充到快充到PD的发展历程。
本次演讲共分为行业发展趋势、PD充电器MOSFET应用介绍、扬杰MOSFET优势及发展3个部分。
第一部分是手机充电器行业发展趋势。
手机充电器市场发展趋势 (PD快充)。据鲸芯与充电头网的调研分析,PD快充市场未来几年的大致方向,预计到2024年快充市场出货量将达到15亿只;国内充电器厂商将兼容到UFCS协议,实现一充多用;第三方品牌将从2020年的1%增加到30%,笔充预计将被多口PD取代;PD快充迎来功率的“军备竞赛”,240W、300W快充发布;快充的充电标准将逐渐被完全统一到PD协议;GaN将成为大功率充电方案的标配;SiC将在大功率PD充电方案中普遍应用;大功率快充对被动元器件提出更高的性能要求。
22年开始快充技术已经从最初的手机出发,逐步覆盖到了充气泵、显示器、电动工具、个人护理、新能源汽车、户外电源、TWS耳机、POS机、宠物用品、电子雾化器等十大市场。综上所述,近年来重点发展趋势会是120W以上小体积的GaN/siC PD快充。
2021年12月24日广东省终端快充行业协会成立,并发布移动终端融合快速充电技术规范即UFCS,标志着我国正式拥有自己的快充兼容标准,并兼容PD和OC协议。未来几年国内快充充电器将全部兼容到UFCS,不同品牌的手机、笔记本电脑、平板等都可以实现使用一个厂商充电器快速充电,终端用户会真正体验到“一充多用“。
随着GaN、SiC等第三代半导体技术,同步整流方案等的普遍应用,手机充电器体积将会更加小型化,功率密度更大,更加节能,用户体验感更好。除了手机充电器,该方案还可以应用在其他适配器上。
随着充电器内部的第三代半导体、MOSFET、同步整流、智能芯片等技术优化,会带来损耗更低、体积更小、功率密度更高的产品。传统的200W充电器,体积1100cm3,重量达1300g,得益于功率器件的加持,新的240W快充,体积约160cm3,重量在250g左右,不仅体积更小,重量更轻,更便携,且损耗会更低,转换效率更高。
QR准谐振模式及有源钳位ACF拓扑技术应用,充电器效率进一步提升,发热量更低,体积更小。30W及以下的充电器适用于QR拓扑,45W及以上的充电器适用于ACF拓扑。
中低压MOS技术的成熟,将MOS导通阻抗低、发热量小、开关速度快的优势成功应用到次级整流电路,使得电源发热量大幅下降,可靠性更高,体积更小。未来,低压GaN MOS的应用,将进一步降低次级开关损耗,使得充电器体积朝更小方向进一步突破。采用同步整流MOS,整体效率提升2~5%。采用5V/9V 2A充电时,同步整流方案温度可以降低15°C (SOP-8封装情况下)。如上图,采用同步整流MOS,整体效率提升2~5%。采用5V/9V 2A充电时,同步整流方案温度可以降低15左右 (SOP-8封装情况下),优势明显。
第二部分是手机充电器MOSFET应用介绍。
YJ PD 33W(Flyback+SR)应用案例在SR MOS+V-BUS上采用YJG80G06A+YJG05N03A的方案。
第二个是YJ PD 120W(PFC+SR)应用案例。
在快充输出V-BUS/Buck开关方案中,扬州科技提供多款适用于单口或多口快充VBUS MOS,采用DFN3333封装工艺,拥有良好的散热性能。安全性能较好,经过100%的UIS测试,100%的VDS测试。
YJ在充电器领域的多款产品方案,以上是应用在SR-MOS上面,采用分栅沟槽MOSFET技术,拥有出色的散热能力和安全性,可根据厂商需求提供不同的封装产品。
YJG110G10A vs **6220 -应用对比测试(效率对比),测试机种是OPPO Reno4原装65W SuperVooC闪充充电器VCA7JACH 输出。不同输入条件、不同负载状态*6220与YJG110G10A对应的效率相近。
YJG110G10A与**6220的应用对比测试(温升对比),在环境温度25°的情况下,带原装外壳,PCB电路板背面不加散热片进行测试,结果是YJG110G10A测得最高温度84.97°C,**6220测得最高温度88.87°C,YJG110G10A的温升表现明显好于**6220。
MOS对比分析,同步整流。***6220、YJG110G10A两款样品的外观及尺寸接近 (DFN5X6),可以互为替代。
***6220、YJG110G10A两款样品的内部结构对比,竞品为打线工艺,YJ为铝带焊接工艺。采用更好的铝带焊接工艺,可以加快产品的生产,缩短交付给客户产品的时间。
***6220、YJG110G10A两款样品的芯片外观及尺寸对比,竞品为打线工艺,YJ为铝带焊接工艺,热阻、浪涌能力更好。铝带焊接工艺可适用更多产品的连接应用。
***6220、YJG110G10A两款样品的静态直流参数对比,根据测试的数据可以看到 YG110G10A静态关键参数明显优于***6220,导通特性更好。
***6220、YJG110G10A两款样品的动态参数对比,YG110G10A动态关键参数明显优于***6220,开关特性优。
第三部分是扬杰MOSFET优势及发展。
扬杰科技的核心优势是服务于整个产业链的上中下游,涵盖产业的全流程,从原材料的硅晶棒、硅片、外延片到芯片设计,到流片和封测、电镀、成品出货,在原材料、芯片设计、晶圆制造、封装测试、销售渠道、终端厂家的领域中拥有不同的产业链跨度和优势,实现从原材料硅晶棒到交付给客户的产成品。是中国唯一,深度垂直一体化全产业链 (IDM) 企业,品质保证下持续成本优化和供应保障能力。
扬杰科技的11家工厂主要分布在中国的中部和东部。扬州本土的4大工厂,可以实现从流片到封装,包括二极管、IGBT、MOSFET、封测,都可以在扬州本土的工厂进行。在无锡也有流片厂,在长沙有8寸晶圆厂。在电力资源丰富的西北部有单晶硅棒的原料厂,外延片的工厂。宿迁有贴片二极管、整流桥堆的工厂。
以上是其中扬州扬杰电子科技股份有限公司《PD快充应用领域MOSFET浅谈分享》的精彩演讲。
充电头网总结
扬杰科技分享了由鲸芯与充电头网的手机充电器市场发展趋势 (PD快充)调研分析,预测最近几年PD快充的发展趋势是120W以上小体积、高密度的快充,并且从原来的手机快充覆盖到充气泵、显示器、电动工具、个人护理、新能源汽车、户外电源、TWS耳机、POS机、宠物用品、电子雾化器等十大市场,实现PD快充的跨领域普及。同时手机UFCS快充协议将不断普及,提高人们手机充电的便携性,使用一个厂商的充电器即可实现“一充多用”。
扬杰科技通过PD快充应用的MOSFET,向大家展示了多款扬杰科技在充电器领域的多款产品方案。扬杰科技的11家工厂,其中扬州本土的4大工厂就可以实现从流片到封装,实现从原材料硅晶棒到交付给客户的MOSFET。是中国唯一,深度垂直一体化全产业链 (IDM) 企业,品质保证下持续成本优化和供应保障能力。
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