研吉推出200W氮化镓高性能快充方案

充电头网 2022-02-24

氮化镓电源控制器开关管

1479 字丨阅读本文需 3 分钟

氮化镓快充经过多年来的发展,已经从65W单口发展到100W多个输出口,输出功率不断增大的同时,接口也越来越多,可以同时为手机和笔记本充电。但是100W的充电器,输出功率实在有限,只能为单台笔记本快充,制约了使用体验。

研吉电子推出了一款输出功率达200W,具备三个USB-C输出口的氮化镓快充电源方案。通过使用MPS的HR1211控制器方案,搭配四颗GaN Systems氮化镓开关管,以及泰科天润碳化硅二极管,组成大功率LLC开关电源,并使用MPS同步降压控制器搭配耕源CY2332协议芯片进行独立的接口输出控制。

研吉电子推出的200W氮化镓快充方案,任意单口均可输出100W,多口输出时功率智能分配,无需外置单片机进行功率分配,电路更加简洁。得益于使用了高性能的PFC+LLC电源方案,以及使用了氮化镓开关管,电源方案的尺寸仅为95*22*55mm,方案重量为150克,板端功率密度达到了1.74W/cm³。

研吉电子200W氮化镓快充方案采用PFC+LLC架构,输出固定直流电,搭配三路独立的同步整流以及协议芯片,实现任意接口100W输出。

电源方案采用五块小板和一块大板组合的焊接方式,输入端小板焊接EMI滤波电路,右侧小板为HR1211二合一控制器,左下三块小板为独立降压输出。

背面是PFC升压电路、次级同步整流电路以及两颗输入整流桥。

电源侧面依次是电解电容,PFC升压电感,滤波电感以及输入EMI滤波小板。

输出侧是三路相同的降压协议小板,滤波固态电容以及变压器。

侧面小板焊接MPS HR1211 PFC+LLC控制器。

输出小板上焊接MPS MP9928同步整流降压控制器和耕源CY2332协议芯片。

使用游标卡尺测得电源长度约为95mm。

宽度约为55mm。

厚度约为22mm。

测得重量为150.7g。

电源正面元件布局合理紧凑,电源路径条理清晰。初次级电路之间开槽,用于放置隔离板。

与苹果140W氮化镓电源体积对比,研吉200W电源方案较为修长。

研吉电子200W氮化镓快充方案使用MPS HR1211进行PFC和LLC控制,其中HR1211内置的PFC支持CCM模式,使用碳化硅二极管降低反向恢复带来的损耗。同时在PFC和LLC级均使用GaN Systems的氮化镓开关管,显著提升电源开关频率,从而缩小体积。

电源输入端使用两颗整流桥,半桥接法分摊发热,降低局部温升。

开关电源初级采用MPS HR1211 控制器,这款控制器内部集成多模式PFC控制器和LLC控制器。PFC控制器支持重载下CCM运行模式和轻载下DCM模式,LLC级采用电流模式控制,可实现电源的高稳定性和快速响应。

HR1211采用数字环路控制,芯片参数可灵活配置,并且支持密码保护加密,具有宽泛的适用性和加强的安全性。

PFC升压开关管采用GaN Systems GS-065-011-1-L,丝印GS6511-1L。这是一颗650V耐压的氮化镓器件,导阻150mΩ,采用DFN5*6封装。这里使用两颗并联用于分摊发热,降低温升。

PFC升压碳化硅二极管采用泰科天润 G5S06506QT 碳化硅二极管,耐压650V,采用DFN8*8封装,最高工作温度150℃。

用于PFC旁路的二极管,在上电时为电解电容充电。

LLC开关管与PFC开关管同一型号,均为GaN Systems GS-065-011-1-L。

次级同步整流控制器采用MPS MP6925,支持双路LLC同步整流,具有更强的抗干扰能力和快速关断功能,支持CCM和DCM工作模式。

同步整流管采用恒泰柯 GN053N06SL NMOS,耐压60V,导阻5.3mΩ,采用DFN5*6封装。使用两颗用于LLC同步整流。

光耦来自CT Micro,CT1019,用于输出电压反馈。

输出滤波电容使用两颗820μF 25V固态电容并联。

输出采用MPS MP9928同步整流控制器,由协议芯片控制实现USB PD宽电压输出。

协议芯片采用耕源CY2332,是一颗用于USB-C接口的控制器,具有GPIO引脚,可配置多颗芯片通信,无需外置单片机即可实现多口输出自动降功率。

输出VBUS开关管,英飞凌BSC0703LS,耐压60V,导阻6.5mΩ,采用DFN5*6封装。

USB-C母座采用过孔焊接,十分牢靠。

研吉电子推出的200W氮化镓快充方案,使用了高集成MPS电源主控,搭配GaN Systems氮化镓开关管。通过高性能电源架构以及第三代半导体器件的应用,大幅缩小了电源体积。同时高集成度的协议方案,无需协同使用单片机,避免长短料问题。

研吉电子以客户为中心,提供专业的电源解决方案及一站式物料供应。研吉电子具有雄厚的研发能力,可大幅缩短电源产品研发周期,抢占先机。

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