前言

诚芯微推出了一款65W氮化镓快充参考设计,这款参考设计具备1C1A输出接口,USB-C接口支持65W快充输出。这款参考设计采用诚芯微CX75GD015E氮化镓合封芯片和CX7539F同步整流芯片,大大简化了充电器的电路设计,减少了元件数量。

其中CX75GD015E内部合封了氮化镓开关管和高性能准谐振控制器,支持65W应用,CX7539F集成同步整流管和控制器,支持多种工作模式,满足六级能效要求。下面充电头网就带来诚芯微这款65W氮化镓快充参考设计的解析,一起来看看方案的设计和用料。

诚芯微65W氮化镓合封方案参考设计外观

诚芯微这一65W快充DEMO,主板正面器件排布整齐有序,初次级间镂空可加装绝缘隔离板,提升成品的安全可靠性。

DEMO输出端配置1A1C双输出接口,其中USB-C母座采用协议小板焊接。主板上空间实际上未进行最大化利用,可见基于诚芯微CX75GD015E+CX7539F这套合封氮化镓方案,可将成品功率密度做得很高,在小巧便携这方面,提升产品竞争力。

实测DEMO长度为52.97mm。

宽度为51.27mm。

厚度为23.85mm。

另外测得DEMO净重约为55g。

给DEMO通电,使用ChargerLAB POWER-Z KM003C测得USB-C口支持FCP、SCP、AFC、QC3+/5、PD3.0、PPS、DCP充电协议。

PDO报文显示USB-C口还具备5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V3.25A五组固定电压档位,以及3.3-11VF3A、3.3-16V3A两组PPS电压档位。

测得USB-A口支持FCP、SCP、AFC、QC3+、DCP、Apple2.4A充电协议。

诚芯微65W氮化镓合封方案参考设计解析

PCBA模块正面一览,左下角焊接输入保险丝,NTC热敏电阻,安规X2电容和共模电感。左上角焊接高压滤波电容,右侧焊接变压器。在变压器右侧焊接滤波固态电容,下方焊接USB-C母座小板和USB-A母座,底部焊接两颗蓝色Y电容。

PCBA模块背面上方焊接整流桥,下方焊接氮化镓合封芯片,右侧焊接同步整流芯片。诚芯微这款氮化镓合封方案参考设计为反激开关电源设计,宽电压范围输出,输出电压由协议芯片通过光耦反馈的设计架构,下面我们就从输入端开始解析这款参考设计。

DEMO输入端一览,前端设有延时保险丝、NTC热敏电阻、安规X电容、差模电感、高压滤波电解电容等器件。

侧面有共模电感、主控芯片供电电容等。

输入端保险丝规格为3.15A 250V。

NTC热敏电阻用于抑制上电的浪涌电流。

安规X2电容来自STE松田电子,规格为0.22μF。

共模电感采用漆包线和绝缘线绕制。

整流桥来自辰达行,型号TTR6MF,为快恢复整流桥,规格为1000V6A。

三颗高压滤波电容规格为22μF400V。

另一颗高压滤波电容规格为400V39μF。

差模电感采用热缩管包裹绝缘。

氮化镓合封芯片来自诚芯微,型号CX75GD015E,芯片内部集成750V耐压,150mΩ导阻氮化镓开关管,支持65W输出功率。芯片开关频率达200KHz,支持全范围准谐振模式工作,轻载时进入burst模式提升效率,全工作范围内无音频噪声。

诚芯微 CX75GD015E 支持9-40V工作电压,芯片内置输入过压/欠压保护,内置输出过压保护,内置供电过压/欠压保护,内置过功率和短路保护,内置引脚开路和短路保护,芯片内置过热保护功能。

诚芯微 CX75GD015E 采用ESOP-10W封装,具有出色的散热性能,通过集成氮化镓开关管和控制器,提升了转换效率,功率密度,可靠性以及开关频率,降低寄生参数对系统的影响,并减少元件数量,简化快充电源设计。

诚芯微 CX75GD015E 资料信息。

为氮化镓合封芯片供电的滤波电容规格为4.7μF100V。

主板另一侧设有变压器。

变压器磁芯缠绕胶带绝缘,次级采用多层绝缘线绕制。

PC817光耦用于输出电压反馈调节。

两颗蓝色Y电容特写。

同步整流芯片来自诚芯微,型号CX7539F,是一颗高性能的开关电源次级侧同步整流器芯片,在开关电源中轻松满足6级能效,是肖特基的理想替换方案。CX7539F支持最高150KHz开关频率,内置10mΩ低导阻NMOS管,支持5A输出电流。

诚芯微 CX7539F 同步整流芯片支持CCM/QR/DCM工作模式,芯片采用特有的VDD供电技术,具备4.5A驱动电流,使用低导阻MOS管,具有极低的导通压降,发热远低于肖特基二极管,大幅度降低温度,提高转换效率。

诚芯微 CX7539F 资料信息。

输出端配置1A1C双输出接口,USB-C母座右侧板子上还有一款输出滤波固态电容。

输出滤波固态电容规格为680μF25V。

协议芯片来自慧能泰,型号HUSB382A,是一颗支持USB-C和USB-A口的协议芯片,芯片内部集成用于两个接口输出控制的VBUS开关管,进一步简化外围元件。支持5个FPDO和两个可编程的APDO,还支持常见的快充协议,并集成Chip-Link技术,支持多芯片协同。

USB-C母座采用过孔焊接固定,黑色胶芯不露铜。

USB-A母座采用白色胶芯,过孔焊接固定。

充电头网总结

通过对诚芯微65W氮化镓快充的参考设计解析发现,这款参考设计使用两颗高集成芯片,大大简化了充电器的电路设计,并减少了元件数量,降低调试难度。其中CX75GD015E氮化镓合封芯片内部集成750V耐压,150mΩ导阻的氮化镓开关管,采用ESOP-10W封装,具备出色的散热性能,支持65W快充应用。

同步整流芯片采用CX7539F,芯片采用DT-SOP7封装,内置10mΩ导阻的同步整流管,支持5A输出电流,满足大电流快充使用。两款芯片内部均集成完善全面的保护功能,满足低待机功耗,具备高转换效率,非常适合于高性能氮化镓PD快充,笔记本电源适配器,快充插排等应用。

诚芯微多款合封氮化镓方案上阵,涵盖20W、30W、45W、65W、100W等多功率段。一颗合封氮化镓芯片可轻松取代初级侧两到三颗芯片的功能,通过高集成度的合封芯片,设计出精简高效的氮化镓充电器,能够有效地简化充电器设计和生产流程,从而助力行业客户快速抢占市场。