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芯朋微电子推出新一代合封氮化镓芯片PN8783/2系列,助力快充市场发展

充电头网编辑部 充电头网
2024-12-15


前言


自氮化镓半导体材料被正式写入“十四五规划”中,氮化镓产业获得国家层面的大力扶持。氮化镓属于第三代半导体材料,其运行速度比传统硅(Si)技术加快了二十倍,并且能够实现高出三倍的功率,用于尖端快速充电器产品时,可以实现远远超过现有产品的性能,在尺寸相同的情况下,输出功率提高了三倍。


氮化镓新技术应用领域广阔,覆盖5G通信、人工智能、自动驾驶、数据中心、快充等等,这其中快充市场发展最为迅猛,成为先进技术普惠大众的一个标杆应用,可谓是人人都能享受到新技术从实验室走向市场的便利;而快充出货量、需求量庞大,也反哺了氮化镓技术的不断迭代。快充与氮化镓,堪称天生一对。


充电头网了解到芯朋微电子推出了新一代合封氮化镓快充方案,内置高压高性能氮化镓,功率涵盖20-65W,该方案集当前行业最新控制技术、器件技术、功率封装技术之大成,进一步优化快充方案的待机功耗、市电保护、功率密度、转换效率、输出电压纹波等关键指标,实现技术降本!


芯朋微PN8783/2系列


芯朋微电子新一代合封氮化镓快充方案一共有四款芯片,其中PN8783系列采用SOP10/PP封装,PN8782SX采用SOP7/PP封装,同时在封装底部大面积敷铜散热,可以显著降低芯片温升。



具体型号如上图所示。PN8783/2系列功率涵盖20-65W,内置高压启动电路,减少了启动电阻,待机功耗低于50mW。通过HV脚监控,可实现精准的市电欠压和过压保护,确保GaN器件安全运行。QR-Lock控制技术使最高工作频率超过200kHz,显著减小变压器和输出电容体积,有效提升功率密度。此外,PN8783/2系列还具有QR-Lock、PFM和Burst三种混合工作模式,可显著提升全负载段的转换效率,轻松满足CoC V5 Tier 2标准。同时,QR-Lock控制技术使输出电压纹波降低20mV以上。



PN8782/3集成高压启动管M3,芯片快速启动后关闭M3,实现低待机功耗。



以上为30W方案的待机实测数据,在230V输入电压的条件下,待机功耗仅有34mW。



PN8782/3基于QR-Lock控制,可锁定6个谷底,显著降低功率GaN开通损耗,支持200kHz以上工作频率。在相同的系统参数下,QR-Lock控制比传统QR方案,输出电压纹波降低20mV以上。



PN8782/3支持QR-Lock、PFM、Burst 三种混合工作模式,能够在不同的负载条件显著提升全负载段转换效率。在高负载时,QR-Lock模式提供稳定和高效的运行;在中低负载时,PFM模式通过调节频率来提升效率;而在轻负载或待机状态下,Burst模式可进一步减少功耗。上图为该系列芯片30W方案的效率实测数据,可以看到平均效率在90%左右。



除此之外,PN8782/3提供了极为全面和优异的智能化保护功能,包括输入过压保护(LOVP)、输入欠压保护(BNO)、输出过压保护(OVP)、VDD过压保护(VDD OVP)、逐周期过流保护(OCP)、输出短路保护(SCP)、DMG电阻短路保护、次级整流管短路保护(DSP)、CS电阻开路保护、输出过载保护(OLP)和过温保护(OTP) ,可轻松应对各种应用场景下可能发生的电源故障!



在芯片内部,HV脚采样电压经过精确分压后,与BNO(欠压保护)和LOVP(过压保护)的基准值进行比较,从而实现对市电欠压和过压的全面保护。这一机制能有效防止市电过低时对整流电路造成损害,同时,当市电过高时,也能保护输入电解电容及氮化镓功率器件免受伤害。


充电头网总结


氮化镓作为第三代半导体材料,在技术性能和应用前景方面都表现出了卓越的优势,尤其是在快充领域的应用,更是显现出其独特的价值。芯朋微电子推出的新一代合封氮化镓快充方案,集成了最新的控制技术和功率封装技术,不仅提升了快充方案的功率密度和转换效率,还通过多种混合工作模式优化了全负载段的性能,进一步降低了待机功耗。多项智能化保护功能的引入,使得这些方案能够在各种应用场景中确保安全可靠运行。


氮化镓技术在不断创新和迭代,这不仅推动了快充市场的发展,也为各类先进技术的普及奠定了坚实基础。在国家政策的支持下,氮化镓产业将迎来更加广阔的发展空间,为实现技术降本和性能提升提供更多技术支持。随着氮化镓技术的进一步成熟和应用范围的不断扩展,相信将看到更多令人瞩目的新成果。


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