11月23日,2022(冬季)USB PD&Type-C 亚洲大会改为线上直播形式,此次大会邀请到了数位 USB PD 快充行业的技术专家和 USB PD 快充资深从业人员,分别来自茂睿芯、晶丰明源、宝砾微、华源、力林、钰泰、东科,他们将为大家分享最新的快充技术干货,帮助电源企业抓住新的市场增长点,加快新品上市,抢占市场先机。
上海晶丰明源半导体股份有限公司快充芯片事业部技术市场经理 沈鸿云先生发表了《晶丰明源USB-PD产品介绍》主题演讲。
沈鸿云先生2008年硕士毕业于华南理工大学电力电子与电力传动专业。拥有十余年开关电源应用设计和技术支持经验。曾服务于艾默生网络能源、PI;历任研发工程师、FAE。
2020年加入晶丰明源,现任晶丰明源ACDC事业部快充产品技术市场经理,主要负责快充产品的市场调研和产品推广工作。
沈鸿云先生演讲的介绍内容分为晶丰明源公司介绍、低频磁耦通讯快充产品介绍、高频磁耦通讯快充产品介绍三部分。
上海晶丰明源半导体股份有限公司(公司简称:晶丰明源,股票代码:688368),成立于2008 年10 月,是国内领先的模拟和混合信号集成电路设计企业之一,同时也是国内第一家以AC-DC电源管理为主营业务IPO的公司。
晶丰明源专注于电源管理类芯片的设计、研发与销售。公司总部设在上海,在杭州、成都、南京和深圳设有研发中心,在苏州、厦门、中山、青岛等地设有销售和技术支持中心。
成立至今,晶丰明源获得了“高新技术企业”、“上海市科技小巨人企业”、上海市“专精特新”中小企业、“上海市专利工作示范企业”、“中国 LED首创奖”、“四川省科学技术进步一等奖”等众多荣誉。
晶丰明源在通用LED照明、高性能灯具和智能照明驱动芯片技术和市场均处于领先水平,同时围绕AC/DC技术对产品线进行持续扩展,包含内置AC/DC电源管理芯片,电机控制和驱动芯片、外置AC/DC电源管理芯片,在LED照明、智能家居、家电、充电器、适配器等多个应用领域为用户提供电源管理解决方案。
晶丰明源BP87422是一颗低频磁耦的初级主控芯片,内置IGBT结构的复合开关管,支持高压直驱,无需辅助供电,无VCC电容,待机功耗小于75mW,实测230Vac待机功耗小于50mW,满足六级能效,外围精简,具有超高性价比。
晶丰明源专利的磁耦通讯反馈元件BP818,与光耦外观相同,已经通过了全球安规认证。BP432B是一颗副边磁耦反馈控制器,芯片内部集成恒压控制和磁耦发射单元,芯片采用ACOT控制算法,具有超快速的动态响应。BP432B采用SOT23-6封装,整体方案满足20W超高性价比应用。
此外晶丰明源也有内置MOS管方案可选,相较之下方案最大特点是可以做到10mW超低待机功耗。其中BP87515内置高压MOS管,采用ESOP-10封装加强散热;BP432BD内置输出过压放电,提供精确的输出过欠压保护。
晶丰明源还推出了适配两款初级芯片应用的BP62110系列同步整流控制器,采用SOT23封装,超小体积。芯片具备10nS超短关断延迟,VD脚具有120V高耐压优势,可以通过Slew脚斜率检测调整,防止误导通。支持CCM&DCM和QR工作模式,满足快充充电器应用。
基于BP62110同步整流控制器,晶丰明源还推出了三款内置同步整流管的同步整流芯片,分别为BP6211B/C/M,BP6211B和BP6211C内置60V耐压同步整流管,BP6211M内置100V耐压同步整流管,支持正端和负端应用。通过使用BP87112和BP6211B两颗高集成芯片,搭配协议芯片,可以实现超高性价比的QC3.0快充适配器应用。
集成IGBT结构复合开关管的20W快充应用基于晶丰明源BP87422+BP818+BP6211B设计,外围电路十分精简,可有效节省系统成本。实测90V低压输入20W满载情况下,9V2.22A档位的效率接近88%,而在230V输入情况下的效率接近90%。另外待机功耗实测分别为27mW和49mW,方案具有非常高的性价比。
33W复合开关管PD/PPS方案采用晶丰明源BP87425+BP818+BP6211M,外围电路同样十分精简,支持5V3A、9V3A、15V3A、20V3.25A、3.3V-11V3A输出,实测11V3A满载效率在90VAC大于89%,230VAC下接近92%,也非常有性价比。
方案的EMI裕量以及传导实测数据表现也很好,使用方面无需担心。
对于对产品体积有要求的客户,晶丰明源也开发了相应的高频磁耦I²C方案,原边控制器采用高压启动,内置X电容放电功能模块以及超宽VCC宽电压工作范围模块,同时集成GaN&MOS驱动,采用ESOP-10,频率140kHz,高频QR工作方式。
副边控制器采用QFN4x4封装,内置同步整流控制模块以及功率控制模块,支持CC/CV/CP功能,还能实现10mV每格,20mA每档的高精度调节。方案采用I2C通讯模块进行沟通,工作状态可以实时进行I²C遥测播报。
方案集成强大的保护功能,原边支持输入过欠压保护、X电容放电、VCC过欠压保护和过温保护;原边CS电阻可实现CS开短路保护和LPS保护;通讯模块有开短路保护。
副边集成精确输出过欠压保护、同步整流管短路保护、I2C通讯异常保护、输出短路保护,此外内置放电过温保护外置温度检测保护,实时进行温度上报。集成VBUS MOS前后放电功能,只需搭配简单的MCU便可实现PD/PPS功能,整个系统很简洁。
晶丰明源副边I2C控制器内置强大的寄存器,满足电压电流高调整精度,满足高端PD/PPS要求,恒功率曲线可实现编程灵活调整,随时读取内部寄存器状态信息获取控制器工作状态。
基于晶丰明源BP87526+BP818+BP62610高频磁耦I²C方案的33W PD/PPS应用实例,这款方案支持85~264Vac输入,输出支持5V3A,9V3A,15V2A,20V1.5A,支持PPS3.3~11V3A输出。在90Vac输入时,满载效率高于90%。
另外一款是基于晶丰明源BP87618+BP818+BP62610的65W快充应用方案,支持85~264Vac输入,输出支持5V3A,9V3A,15V3A,20V3.25A,支持PPS3.3~11V6A输出。这款方案支持10mV/Step精度的电压调整,并支持20mA/Step的高精度电流调整。
BP87618是一颗内置氮化镓的合封芯片,采用ESOP-10封装,空载待机功耗在全电压范围内小于30mW,65W输出下,230Vac输入转换效率达到94.1%,在115Vac输入时转换效率达到93.6%,适合小体积快充应用。
基于上述方案还可设计 65W 平面变压器 PD/PPS应用,三围可以做到75*33*13mm,PCBA模块功率密度达2.02W/cm3。此外20V3.25A@90Vac下的 PCB_End 效率约91.8%。
得益于内置强大的寄存器,在输出电流0A的条件下对变压进行调整,以10mV每格的高精度电压调整步进,整个过程十分平稳。在4.5V CV模式5V输出条件下,电流调整实际波形如右图,调整精度可以实现约20mA每格,整个过程也是非常平滑无波动。
晶丰明源65W快充方案通过I2C控制+电子负载控制实现高精度曲线,甚至将公司BPS logo画出,可见对电压电流的控制精度非常高,适用于高端PPS应用。
晶丰明源已经推出了包括光耦反馈的低频CCM/DCM方案,支持18~25W输出功率。磁耦反馈包括低频和高频两种,其中低频磁耦反馈的方案可以支持20~35W应用,工作频率为65KHz。高频磁耦方面包括内置MOS的BP87526+BP62610方案,支持30~35W功率,内置GaN的BP87616+BP62610的30~35W方案,以及BP87618+BP62610的65W方案,还有BP87610磁耦控制器,直驱GaN,可支持65W以上功率。
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