南芯半导体PD快充方案介绍

11月26日，2021（秋季）USB PD&Type-C亚洲展在深圳成功举办，展会期间还同期举办2021（秋季）USB PD&Type-C亚洲大会，并邀请了20位行业大咖现场与大家探讨USB PD&Type-C现在与未来，为大家分享最新的半导体技术及快充电源解决方案。

南芯AC-DC专案经理 高建龙先生发表了演讲，并以《南芯半导体PD快充方案介绍》为主题对南芯半导体在氮化镓合封芯片以及快充领域的产品布局进行了深入的介绍。

南芯半导体在演讲上发布了一颗重磅级的核心产品，SC3057氮化镓合封芯片。南芯介绍了氮化镓器件出现以后，氮化镓自身的特性，开关速度快，损耗小，在PD快充上得到了应用。

南芯SC3057采用QFN6*8封装，采用功率和信号分区走线。通过大面积PAD散热，简化热处理。SC3057工作在QR和DCM模式，利于高频应用并符合氮化镓特性。同时SC3057具有完备的保护功能，支持内外过热保护，并支持分段式供电。分段式供电只需单绕组，对EMI和同步整流友好。

南芯针对SC3057推出了一款65W DEMO，可以看出SC3057的外围器件非常精简，无需外部阻容器件和驱动器，外围元件数量非常少，简化设计，并提供更大的设计空间。此前南芯美女工程师也对这套方案进行了详细介绍。

南芯SC3057在90V输入，20V3.25A满载输出转换效率大于92.7%，220V输入下转换效率突破94%。南芯对SC3057进行了特殊的优化，可以轻松通过EMI测试。并且南芯SC3057是在EMI测试通过的情况下突破了94%的效率。

南芯SC3057氮化镓快充DEMO原理图，由南芯SC3057氮化镓合封芯片，南芯SC3503同步整流控制和SC2151A协议芯片组成。DEMO具备高压启动、多种原边保护功能、分段式供电、集成驱动、次级同步整流等。这些特性的详细介绍有：

南芯SC3057内部集成分段式供电，满足USB PD的宽范围输出。相比LDO，提高耐压的方式，南芯集成了分段式供电。通过SW引脚进行辅助绕组输出电压检测，是南芯的专利点。分段式供电相比其他供电方式可以减少外围元件数量，并降低控制器的功耗，并且只需要单辅助绕组供电，相比其他供电方式只需增添一颗0805封装的电感。

南芯氮化镓驱动采用差分驱动的技术路线，差分驱动可以消除电流传感电阻对于氮化镓器件驱动电压的影响，可以充分发挥氮化镓器件特性。南芯通过专有电压减去电流取样电阻上的电压，加在氮化镓的栅极上。设计经过长期测试，性能及可靠性都有保证。

针对65W以上的单口输出应用，为了满足LPS要求，部分应用中需要支持原边LPS，即原边恒流保护功能。南芯后续会推出基于SC3057的单口版本料号，支持该项功能。

同步整流使用南芯SC3503控制器，SC3503具有双模式，支持零电压反激/ACF反激和CCM/DCM/QR反激模式。

南芯SC3503还支持0电压输出下的驱动钳位，支持4A拉电流能力保证同步整流管快速关断，自动切换8V/6V驱动电压，并且具有10nS的业界最佳关断传输延时和精准的最小导通时间。

南芯SC3503具有非常灵活的供电方式，支持高侧和低侧应用，支持多种取电方式。目前已经在努比亚30W氮化镓快充、鹏元晟迷你30W氮化镓快充充电器、绿联65W智充魔盒2C2A氮化镓快充插座、TEGIC迷你30W PD快充氮化镓充电器、征拓65W 2C1A氮化镓充电器等产品中批量应用。

南芯SC2151A集成了环路补偿，采用数字化控制，外围器件精简，内部通过软件进行环路补偿设定。

下面是南芯半导体的USB PD AC-DC系列产品线介绍。

南芯AC-DC、同步整流控制器和PD协议芯片系列解决方案，蓝色的是原边控制器，分为氮化镓和传统MOS的控制器。CCM模式控制器已经量产，稳定出货。南芯SC2021A采用MTP编程，支持1C1A双接口，支持数字环路补偿。

协议芯片是USB PD充电器不可或缺的重要环节，南芯协议芯片具备完备的产品家族，目前协议芯片已经推出第四代产品。南芯具有完全的自主核心技术，覆盖大部分协议，内部环路补偿。对于客户方面有成熟的支持团队和全套的系统解决方案。

USB PD协议在终端设备上应用非常广泛。

南芯半导体回顾上次PD展会推出的SC3056和SC3057控制器。

南芯SC3056于7月份发布，9月份在终端产品上使用，出货已经达到了KK级。

南芯SC3056采用QFN5*6封装，电路更精简，并且小功率应用可以无需X电容。SC3056采用独特的焊盘设计，使得引脚功能区块化，简化PCB设计。

南芯基于SC3056的33W氮化镓快充参考设计，功率密度达到了2.14W/cm³，体积非常小巧。

90V输入下，SC3056效率达到92.4%，温升很低只有76.6摄氏度，简化设计工艺及成本。

充电头网总结

在本次2021（秋季）USB PD＆Type-C亚洲展上，南芯半导体主要分享了氮化镓合封芯片，同步整流控制器以及协议芯片产品，这三颗芯片组成充电器的整个快充方案。南芯快充方案具有集成度高，功能全面使用灵活等多方面优势，能够简化电源设计，控制成本。

南芯最新推出的大功率氮化镓合封芯片SC3057，具有高集成度，低热阻等优势，外围元件数量非常少，简化充电器设计。南芯同步整流控制器SC3503支持高侧和低侧应用，供电方式非常灵活。SC2151A协议芯片内部集成环路补偿，外围元件精简，可通过软件设定环路补偿，同时南芯还展示了体积小巧又高效的合封氮化镓快充方案。