简化氮化镓快充设计，8大厂商推出直驱控制器

氮化镓作为一种第三代半导体材料，近两年时间里在消费类电源市场中得到了广泛应用。尤其是随着各大手机、笔电品牌纷纷入局氮化镓快充，氮化镓功率器件的性能得到进一步验证，同时也加速了氮化镓技术在快充市场中的普及。

目前快充电源市面上的应用的氮化镓主要以三种形式，分别是GaN单管功率器件，内置驱动器的GaN功率芯片，以及内置控制器、驱动器、GaN功率器件的合封芯片。其中以GaN单管功率器件发展最为迅速，尤其是十四五规划出台以来，国家加大了对第三代半导体扶持力度​，入局氮化镓的厂越来越多，基于不同品牌GaN器件开发的快充产品也相继量产。

据了解，在即将举办的2022年（春季）亚洲充电展上，将有15家业内知名第三代半导体厂商出席，为大家分享最新的行业趋势以及产品技术，并展示氮化镓、碳化硅器件在不同领域的应用案例。

逐渐庞大的氮化镓快充市场以及不断丰富的氮化镓功率器件，对控制器和驱动器形成了强需求。为此，国内多家电源芯片厂商针对氮化镓快充的应用推出了内置驱动的主控，将驱动器集成在主控芯片内部，可以直接驱动GaN功率器件，一方面精简了外围电路设计，同时也提升产品稳定性并节约成本。

根据充电头网不完全统计，茂睿芯、南芯、必易微、杰华特、瑞萨、亚成微、美思半导体、华源半导体等厂商均已经推出了氮化镓直驱控制器，并且其中一部分氮化镓直驱控制器都已经实现了量产出货，被应用在众多氮化镓快充电源产品中，并获得良好的市场反馈。

氮化镓功率器件虽然具有高频、高效、高功率密度的特性，但是相较于传统的硅功率器件而言，其对控制器同样有着更高的要求，并且需要额外增加驱动器，电路设计相对比较复杂。而据充电头网不完全统计，全球范围内已有十余家GaN功率器件供应商，而其中仅少数器件为内置驱动设计，大部分均为GaNFET单管设计，应用时除了要控制器之外，都需要驱动电路。

氮化镓直驱控制器的出现，也加速了GaN功率器件在快充市场上的应用；并且不同的直驱控制器搭配GaN功率器件可以组成QR、LLC等多种快充电源架构，满足多样的市场需求。

据了解，2022（春季）USB PD & Type-C亚洲大会将于3月23日-3月25日在深圳福田会展中心举办，以下是充电头网根据参展商资料整理的氮化镓快充直驱控制器厂商产品案例。

在氮化镓快充市场，茂睿芯目前总共推出了5款氮化镓主控芯片，MK2787/2788为合封氮化镓芯片，适用于30W快充设计；其中MK2697系列包含了三款产品，其中MK2697G为氮化镓直驱控制器，在SOT23-6封装内集成了控制器和驱动器，外围电路大大精简。

茂睿芯MK2697G是一颗采用SOT23-6极小封装的高频QR AC-DC PWM控制芯片，Vcc耐压110V，支持9-90V Vcc供电，无需外部稳压电路，减小布板空间，使用更灵活。采用专利驱动技术，可以直驱GaN功率器件，同时优化SR Vds应力，有效提高了产品效率及功率密度。

茂睿芯MK2697G具有自适应多模式特性，满足PD快充不同输出电压下的能效要求，200KHz工作频率可以充分利用氮化镓开关管优势，提高效率并减小适配器体积。

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据了解，目前南芯已经基于QR反激架构推出了SC2021系列、SC3023系列等氮化镓直驱控制器，并且均已经实现了批量出货，获得努比亚、QCY、绿联、Remax等品牌采用。

此外，针对高密度快充电源的应用，推出了SC3050、SC3056、SC3057三款氮化镓合封芯片，其中SC3056已成功在倍思30W GaN3氮化镓快充充电器量产。

开关电源主控芯片采用南芯SC3021C，满足各类高频QR快充需求。SC3021C专有GaN直驱设计，省去外置驱动器或者分立驱动器件。

集成分段式供电模式，单绕组供电，无需复杂的供电电路。内置高压启动及交流输入Brown In/Out功能，集成了X-cap放电功能。SC3021C最高支持170KHz工作频率，适用于绕线式变压器。

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开关电源主控芯片为南芯SC3021D，支持170KHz GaN直驱，专为30W氮化镓充电器设计，在该方案下可采用ATQ17/15绕线式变压器，极具性价比。

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南芯SC3023C是一颗高频准谐振反激控制器，内置了氮化镓驱动，可用于直接驱动氮化镓开关管。SC3023C内置X电容放电和高压启动，具备自适应开关频率折返功能，能在整个负载范围内获得更高的效率。

QR和DCM模式下通过谷底开通来获得高效率。空载时在低功耗模式下运行，从而降低系统的待机功耗。内置完善全面的保护功能，支持芯片内和外置的过热保护功能。

应用案例：

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必易微推出了多款氮化镓控制器，其中KP2202/KP2206系列为准谐振反激架构的氮化镓直驱芯片，该系列支持三种频率可调，可以直接搭配E-GaN开发氮化镓快充，节省外部电路。此外必易微还有合封氮化镓芯片KP22064和KP22066，前者适用于30W-45W氮化镓快充设计，后者适用于65W快充设计。

必易微KP2202内置高压启动功能，并集成了AC输入掉电检测与X电容放电功能；芯片拥有±1%恒压精度；超低启动/工作电流，待机功耗小于30mW。

支持低谷锁定模式，最高工作频率分500kHz、300kHz、140kHz三档可调；通过峰值电流抖动实现抖频功能；VDD供电范围8-100V；芯片集成完善全面的保护功能，内置驱动器可驱动主流GaN开关管。

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3、必易微推出多款氮化镓快充解决方案

必易微KP2206内置驱动器，外围电路非常简单。芯片采用负压采样保证驱动电压在任何开通和关断过程保持稳定，可靠性得到了充分保证。从波形图上可以看出在开通过程中驱动电压非常稳定。

必易微KP2206控制器采用直驱方式设计思路，芯片内置LDO保证6V驱动电压稳定，提高产品的一致性。关断回路采用超低内阻下管，能够有效抑制高频应用中的震荡，保证稳定的关断。

应用案例：

1、必易微推出多款氮化镓快充解决方案

针对氮化镓快充的应用，目前杰华特已经推出四款控制器，分别是有源钳位反激控制器JW1550、准谐振反激QR控制器JW1515H、33W合封氮化镓芯片JW1566A，以及65W合封氮化镓芯片JW1565，并且均开发了不同的快充参考设计。其中JW1515H是一颗氮化镓直驱控制器，可以直接搭配GaN功率器件使用，节省外围电路。

杰华特JW1515H是一颗高度集成的准谐振反激控制器，支持700V高压启动，集成X电容放电功能，支持8~90V宽范围供电，无需外加稳压元件。内置高可靠GaN直驱电路，6V驱动电压可直接驱动GaN器件，有效简化驱动电路设计，可靠性更高。与竞品相比，杰华特1515H外围电路可节省10+器件，有效的减少了成本和面积，增加了布板自由度。

作为领先的电源管理IC供应商之一，杰华特微电子股份公司在高功率快充领域提供业界最全面的全套解决方案，包括PFC、ACF、ZVS、QR 的控制器、氮化镓合封、协议以及同步整流控制器等，功率段覆盖20W～200W。杰华特电源管理IC已经广泛应用于国内TOP手机、笔记本电脑、电商等品牌。

应用案例：

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瑞萨推出了一款支持80V输入电压的双路同步降压控制器ISL81806，支持双相降压以及双路独立降压输出。这颗芯片最大的卖点在于内置了氮化镓驱动器，支持直驱低压氮化镓器件，从而获得更高的开关频率和转换效率。

瑞萨（Dialog）推出的初级侧控制器iW9801是一颗高性能的数字化开关电源反激控制器，支持零电压开关和自适应的多模式控制运行，搭配次级控制器可实现高功率密度和高输出精度的设计。

iW9801内置的多模式控制支持PWM、PFM和突发模式。主开关零电压开通，可降低开关损耗并降低EMI，同时提供多种内置的保护功能。iW9801为Dialog的次级侧控制器而优化，搭配次级侧控制器组成的芯片组可实现多级恒压和多级恒流，适合用于快充应用。

搭配次级侧控制器的数字补偿，芯片组可减少外部环路补偿的元件数量并在所有输出条件下保持稳定。芯片组可为移动设备提供USB PD以及PPS快充，在45W的适配器设计中，iW9801搭配Dialog的次级芯片可提供低于20mW的空载功耗。

Dialog的iW9801采用SOIC10封装，提供输出短路保护、输出过电压保护、光耦失效保护，支持用户可编程的内置过热保护用于多变的热要求，支持AC检测和X电容放电控制。

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瑞萨ISL81806是一颗双通道同步降压控制器，支持两路独立电压输出或双相降压输出。ISL81806提供5.3V的栅极驱动电压，满足增强模式的氮化镓器件应用。两路输出具有独立的电压和电流检测，支持独立的电压输出。

瑞萨ISL81806采用峰值电流模式控制，内置四个驱动器用于氮化镓开关管驱动，支持恒压和恒流输出，轻载下支持低纹波二极管仿真和突发模式运行，具有可编程的软起动功能，支持电流分享和级联运行，具有外部同步时钟输入，具备电源好输出和输出电流监控。

瑞萨ISL81806具有4.5-80V的输入电压范围，输出电压支持0.8-76V，支持最高2MHz的开关频率，可实现小体积大功率的电源转换。支持多串电池组以及USB PD3.1的降压应用，实现高频高效的电压转换，满足不同场合应用的降压需求。

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针对氮化镓快充应用，亚成微已推出氮化镓直驱的ZVS反激控制芯片RM6801SN以及CCM/QR反激式控制芯片RM6601SN等6款氮化镓直驱芯片，此外还推出了合封氮化镓芯片，并与多家知名协议芯片原厂合作，已实现为客户提供高功率密度快充整体解决方案。

亚成微 RM6601SN是一款高性能高可靠性电流控制PWM控制器，全电压范围内待机功耗小于65mW，满足六级能效标准，并且支持CCM/QR混合模式。

亚成微RM6601SN集成多种工作模式，在重载情况下，系统工作在传统的固频 130KHz 的 PWM 模式下，在低压输入时会进入 CCM 模式；在重载情况下，系统工作在 QR 模式，以降低开关损耗，同时结合 PFM工作模式提高系统效率；RM6601SN 采用专有驱动技术，直驱E-MODE GaN功率器件，提高产品效率及功率密度，简化EMI滤波电路设计，降低EMI器件成本，完美应用于大功率快速充电器。

在轻载或空载情况下，系统工作在 Burst Mode 模式，有效去除音频噪音，同时在该模式下，RM6601SN 本身损耗极低，因此可以做到超低待机功耗。在任何模式下，都集成了特有抖频工作模式，以改善 EMI。

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亚成微RM6801SN是一款E-Mode GaN FET直驱控制ZVS反激芯片，这也是国内首个直驱氮化镓功率器件ZVS反激控制器，填补了国内空白。

亚成微RM6801SN是一款高性能高可靠性电流控制型PWM开关控制芯片，内置700V高压启动、X-cap放电、可调交流输入Brown in/out等功能，工作频率高达130KHz，全电压范围内待机功耗小于65mW，满足六级能效标准；并且支持CCM/QR混合模式以及拥有完备的各种保护功能，专有ZVS技术降低GaNFET开关损耗，改善EMI特性。

亚成微RM6801SN采用专有驱动技术，直驱E-MODE GaN功率器件，提高产品效率及功率密度，简化EMI滤波电路设计，降低EMI器件成本，可以应用于大功率快速充电器。

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RM6801ND/NDL是⼀款⾼性能⾼可靠性电流控制型PWM开关控制芯⽚，全电压范围内待机功耗⼩于65mW，满⾜六级能效标准，并且⽀持CCM/QR混合模式,专有ZVS技术降低GaNFET开关损耗,提⾼产品效率及功率密度，改善产品EMI。

RM6801ND/NDL集成多种⼯作模式，在重载情况 下 ， 系 统 ⼯ 作 在 传 统 的 固 频 130Khz/85Khz的PWM模式下，在低压输⼊时会进⼊CCM模式；在重载情况下，系统⼯作在QR模式，并采⽤专有ZVS技术，以降低开关损耗，同时结合PFM⼯作模式提⾼系统效率；RM6801ND/NDL采⽤专有的驱动技术，易于搭配EmodeGaN功率器件改善EMI设计；在轻载 或空载情况下，系统⼯作在BurstMode模式，有效去 除 ⾳ 频 噪 ⾳ ， 同 时 在 该 模 式 下 ，RM6801ND/NDL本⾝损耗极低，因此可以做到超低待机功耗。在任何模式下，都集成了特有抖频⼯作模式，以改善EMI。

RM6801ND/NDL同时集成了多种保护模式和补偿电路，包括VCCOVP，内置OTP，外置OVP，⽋压锁 定（ uvlo)，逐 周 期 过 流 保 护 OCP， 过 载保 护 （OLP），CS短路保护，输出肖特基短路保护等，并 内置斜坡补偿和ZVS线电压补偿。

亚成微RM6601ND是⼀款⾼性能⾼可靠性电流控制型PWM开关控制芯⽚，全电压范围内待机功耗⼩于75mW，满⾜六级能效标准，并且⽀持CCM/QR混合模式。

RM6601ND集成多种⼯作模式，在重载情况下，系统⼯作在传统的固频130Khz的PWM模式下，在低压输⼊时会进⼊CCM模式；在重载情况下，系统⼯作在QR模式，以降低开关损耗，同时结合PFM⼯作模式提⾼系统效率；RM6601ND采⽤专有驱动技术，直驱E-mode GaN FET；在轻载或空载情况下，系统⼯作在BurstMode模式，有效去除⾳频噪⾳，同时在该模式下，RM6601ND本⾝损耗极低，因此可以做到超低待机功耗。在任何模式下，都集成了特有抖频⼯作模式，以改善EMI。

RM6601ND/SD同时集成了多种保护模式和补偿电路，包括VCCOVP，内置OTP，外置OVP，⽋压锁定 （uvlo)，逐 周 期 过 流 保 护OCP， 过 载 保 护 （OLP），CS短路保护，输出肖特基短路保护等，并内置斜坡补偿功能。 

亚成微RM6501S/SN是⼀款⾼性能⾼可靠性电流控制型PWM开关控制芯⽚，全电压范围内待机功耗⼩于75mW，满⾜六级能效标准，并且⽀持CCM/QR混合模式。

亚成微RM6501S/SN集成多种⼯作模式，在重载情况下，系统⼯作在传统的固频130KHz的PWM模式下，在低压输⼊时会进⼊CCM模式；在重载情况下，系统⼯作在QR模式，以降低开关损耗，同时结合PFM⼯作模式提⾼系统效率； RM6501SN采⽤专有驱动技术，直驱E-mode GaN FET；在轻载或空载情况下，系统⼯作在BurstMode模式，有效去除⾳频噪⾳，同时在该模式下，RM6501SN本⾝损耗极低，因此可以做到超低待机功耗。在任何模式下，都集成了特有抖频⼯作模式，以改善EMI。

RM6501S/SN同时集成了多种保护模式和补偿电路，包括VCCOVP，内置OTP，外置OVP，⽋压锁定 （uvlo)，逐 周 期 过 流 保 护OCP， 过 载 保 护 （OLP），CS短路保护，输出肖特基短路保护等，并内置斜坡补偿功能。

美思半导体推出了一款氮化镓快充主控+栅极驱动器SOC芯片MX6535，成为了国内率先掌握氮化镓控制及驱动技术的公司，并在全球范围内成为继美国TI和安森美之后的第三家推出氮化镓驱动及控制器的公司。

美思迪赛MX6535是一款专为氮化镓或者超级硅等高速功率器件设计的控制器和驱动器，在驱动速度和驱动功耗上重点做了设计优化，以更加适用于要求高性能、小尺寸的快充电源设计及应用。

采用高性能电流模式的准谐振（QR）控制架构，并针对氮化镓器件的特性采用了抗干扰能力更优的数字控制技术,同时优化了相关的保护功能，以便让系统更加可靠的运作。

美思迪赛MX6535可以实现精准的多级恒压和多级恒流调节，而无需传统的二次电流反馈电路；采用美思迪赛第二代Smart-Feedback技术，它不仅消除了传统电源的电压电流反馈电路补偿网络的需要，并能在所有操作条件下宽范围输出时(3.3V~20V)保持系统稳定性。

MX6535与同样出自美思迪赛半导体集成同步整流的二次侧快充协议SOC控制器搭配设计，能非常方便的实现18W~100W的USB PD或者QC小体积的快充电源设计，内部先进的数字控制系统可根据手机的输出能力请求实现快速平稳的电压和功率转换。此外MX6535还可以根据用户需求实现兼容联发科（MTK）PE2.0 plus充电器协议。

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据了解，华源半导体目前已经推出了7款直驱氮化镓快充控制器。与此同时，华源半导体在合封氮化镓芯片领域也有布局，为高密度电源产品提供多样化的芯片解决方案。

华源HY3602H是一款智能数字多模反激式控制器，采用 SOT23-6 封装。 新开发的架构具有满足世界各地监管要求的固有功能。

华源HY3602H集成了丰富的保护和特性，如线路补偿、斜率补偿、变压器短路保护、输出过压保护、过温保护、欠压保护、检测电阻短路保护。

华源HY1655E是一款支持高压启动的智能数字多模反激式控制器，采用 SOP7L 封装，新开发的架构是满足行业监管要求的固有特性。

华源HY1655E集成了丰富的保护和特性，如线路补偿、斜率补偿、变压器短路保护、输出过压保护、VCC OVP、过载保护、过温保护、欠压保护。

华源HY3655是一款智能数字多模反激式，具有高压启动并内置GaN驱动器，新开发的架构是满足行业监管要求的固有特性。

华源HY3655集成了丰富的保护和特性，如线路补偿、斜率补偿、变压器短路保护、输出过压保护、VCC OVP、过载保护、过温保护、欠压保护。

该芯片采用SOIC-7封装，并有三种选择，其中HY3655G支持89kHz开关频率，HY3655H支持130kHz开关频率，HY3655X支持200kHz 开关频率。

华源HY3602E是一款智能数字多模反激式控制器，采用 SOT23-6 封装。新开发的架构具有满足世界各地监管要求的固有功能。

华源HY3602E集成了丰富的保护和功能，如线路补偿、斜率补偿、变压器短路保护、输出过压保护、过温保护、欠压保护、检测电阻短路保护。

氮化镓技术的成熟为快充电源市场更新迭代注入了能量，根据充电头网不完全统计，目前市面上大部分氮化镓原厂推出的产品均为GaN功率器件单管，应用在快充产品上时，必须加上驱动器。而氮化镓直驱控制器则借助内置驱动功率的设计，让GaN功率器件在应用时可以省去驱动电路，简化外围电路设计，并提高电源产品的功率密度，因此在氮化镓技术快速普及中发挥着重要作用。

截至目前，充电头网已经拆解了100余款氮化镓快充充电器，其中均基于GaN单管功率器件开发的快充电源占有很大比例，这意味着市场对氮化镓直驱控制器有着较强的需求。

根据统计，在即将举办的2022（春季）USB PD & Type-C亚洲大会上，将有8家氮化镓快充直驱控制器厂商参展，亮相的产品方案多达数十款。电源厂商在开发氮化镓快充产品时，不仅功率器件选择越来越多，直驱控制器也有了更加丰富的选择。

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