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CX75GD015E氮化鎵合封晶片加持,誠芯微65W雙口快充方案解析

2024-01-28 12:59:25

前言

誠芯微推出了一款65W氮化鎵快充參考設計,這款參考設計具備1C1A輸出介面,USB-C介面支援65W快充輸出。這款參考設計採用誠芯微CX75GD015E氮化鎵合封晶片和CX7539F同步整流晶片,大大簡化了充電器的電路設計,減少了元件數量。

其中CX75GD015E內部合封了氮化鎵開關管和高效能準諧振控制器,支援65W應用,CX7539F整合同步整流管和控制器,支援多種工作模式,滿足六級能效要求。下面充電頭網就帶來誠芯微這款65W氮化鎵快充參考設計的解析,一起來看看方案的設計和用料。

誠芯微65W氮化鎵合封方案參考設計外觀

誠芯微這一65W快充DEMO,主機板正面器件排布整齊有序,初次級間鏤空可加裝絕緣隔離板,提升成品的安全可靠性。

DEMO輸出端配置1A1C雙輸出介面,其中USB-C母座採用協議小板焊接。主機板上空間實際上未進行最大化利用,可見基於誠芯微CX75GD015E+CX7539F這套合封氮化鎵方案,可將成品功率密度做得很高,在小巧便攜這方面,提升產品競爭力。

實測DEMO長度為52.97mm。

寬度為51.27mm。

厚度為23.85mm。

另外測得DEMO淨重約為55g。

給DEMO通電,使用ChargerLAB POWER-Z KM003C測得USB-C口支援FCP、SCP、AFC、QC3+/5、PD3.0、PPS、DCP充電協議。

PDO報文顯示USB-C口還具備5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V3.25A五組固定電壓檔位,以及3.3-11VF3A、3.3-16V3A兩組PPS電壓檔位。

測得USB-A口支援FCP、SCP、AFC、QC3+、DCP、Apple2.4A充電協議。

誠芯微65W氮化鎵合封方案參考設計解析

PCBA模組正面一覽,左下角焊接輸入保險絲,NTC熱敏電阻,安規X2電容和共模電感。左上角焊接高壓濾波電容,右側焊接變壓器。在變壓器右側焊接濾波固態電容,下方焊接USB-C母座小板和USB-A母座,底部焊接兩顆藍色Y電容。

PCBA模組背面上方焊接整流橋,下方焊接氮化鎵合封晶片,右側焊接同步整流晶片。誠芯微這款氮化鎵合封方案參考設計為反激開關電源設計,寬電壓範圍輸出,輸出電壓由協議晶片透過光耦反饋的設計架構,下面我們就從輸入端開始解析這款參考設計。

DEMO輸入端一覽,前端設有延時保險絲、NTC熱敏電阻、安規X電容、差模電感、高壓濾波電解電容等器件。

側面有共模電感、主控晶片供電電容等。

輸入端保險絲規格為3.15A 250V。

NTC熱敏電阻用於抑制上電的浪湧電流。

安規X2電容來自STE松田電子,規格為0.22μF。

共模電感採用漆包線和絕緣線繞制。

整流橋來自辰達行,型號TTR6MF,為快恢復整流橋,規格為1000V6A。

三顆高壓濾波電容規格為22μF400V。

另一顆高壓濾波電容規格為400V39μF。

差模電感採用熱縮管包裹絕緣。

氮化鎵合封晶片來自誠芯微,型號CX75GD015E,晶片內部整合750V耐壓,150mΩ導阻氮化鎵開關管,支援65W輸出功率。晶片開關頻率達200KHz,支援全範圍準諧振模式工作,輕載時進入burst模式提升效率,全工作範圍內無音訊噪聲。

誠芯微 CX75GD015E 支援9-40V工作電壓,晶片內建輸入過壓/欠壓保護,內建輸出過壓保護,內建供電過壓/欠壓保護,內建過功率和短路保護,內建引腳開路和短路保護,晶片內建過熱保護功能。

誠芯微 CX75GD015E 採用ESOP-10W封裝,具有出色的散熱效能,透過整合氮化鎵開關管和控制器,提升了轉換效率,功率密度,可靠性以及開關頻率,降低寄生引數對系統的影響,並減少元件數量,簡化快充電源設計。

誠芯微 CX75GD015E 資料資訊。

為氮化鎵合封晶片供電的濾波電容規格為4.7μF100V。

主機板另一側設有變壓器。

變壓器磁芯纏繞膠帶絕緣,次級採用多層絕緣線繞制。

PC817光耦用於輸出電壓反饋調節。

兩顆藍色Y電容特寫。

同步整流晶片來自誠芯微,型號CX7539F,是一顆高效能的開關電源次級側同步整流器晶片,在開關電源中輕鬆滿足6級能效,是肖特基的理想替換方案。CX7539F支援最高150KHz開關頻率,內建10mΩ低導阻NMOS管,支援5A輸出電流。

誠芯微 CX7539F 同步整流晶片支援CCM/QR/DCM工作模式,晶片採用特有的VDD供電技術,具備4.5A驅動電流,使用低導阻MOS管,具有極低的導通壓降,發熱遠低於肖特基二極體,大幅度降低溫度,提高轉換效率。

誠芯微 CX7539F 資料資訊。

輸出端配置1A1C雙輸出介面,USB-C母座右側板子上還有一款輸出濾波固態電容。

輸出濾波固態電容規格為680μF25V。

協議晶片來自慧能泰,型號HUSB382A,是一顆支援USB-C和USB-A口的協議晶片,晶片內部整合用於兩個介面輸出控制的VBUS開關管,進一步簡化外圍元件。支援5個FPDO和兩個可程式設計的APDO,還支援常見的快充協議,並整合Chip-Link技術,支援多晶片協同。

USB-C母座採用過孔焊接固定,黑色膠芯不露銅。

USB-A母座採用白色膠芯,過孔焊接固定。

充電頭網總結

透過對誠芯微65W氮化鎵快充的參考設計解析發現,這款參考設計使用兩顆高整合晶片,大大簡化了充電器的電路設計,並減少了元件數量,降低除錯難度。其中CX75GD015E氮化鎵合封晶片內部整合750V耐壓,150mΩ導阻的氮化鎵開關管,採用ESOP-10W封裝,具備出色的散熱效能,支援65W快充應用。

同步整流晶片採用CX7539F,晶片採用DT-SOP7封裝,內建10mΩ導阻的同步整流管,支援5A輸出電流,滿足大電流快充使用。兩款晶片內部均整合完善全面的保護功能,滿足低待機功耗,具備高轉換效率,非常適合於高效能氮化鎵PD快充,筆記本電源介面卡,快充插排等應用。

誠芯微多款合封氮化鎵方案上陣,涵蓋20W、30W、45W、65W、100W等多功率段。一顆合封氮化鎵晶片可輕鬆取代初級側兩到三顆晶片的功能,透過高整合度的合封晶片,設計出精簡高效的氮化鎵充電器,能夠有效地簡化充電器設計和生產流程,從而助力行業客戶快速搶佔市場。

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