满足环温40°温升标准，智融科技65W氮化镓电源适配器参考设计解析

发布时间：2025-04-05 03:55:33 来源：每日新知网 作者：画心

前言相比一般的电子设备，笔记本电脑对于电源的要求要严苛得多，需要电源能够长时间稳定大功率输出。此外随着氮化镓技术以及USB-C接口的普及，传统“板砖”式电源适配器正在慢慢被更小更轻的USB-C氮化镓电源适配器所取代。知名快充芯片原厂智融科技最近推出了一款基于自家SW1102+SW1608+SW2333全套方案设计的氮化镓电源适配器DEMO，并带有约1.8米长USB-C线，可支持最大65W PD快充。该DEMO的功率密度高达1.5W/cm³，基于此设计的成品外壳尺寸仅50*46*30mm，相当的小巧轻便，符合市场需求。智融科技此套方案可以满足环温40°温升标准，同时拥有智能谷底锁定技术，可以有效降低开关损耗。此外集成驱动能力动态调整，次级VDS无尖峰应力，系统最高效率可达94.4%。下面充电头网就带来智融科技这款氮化镓电源适配器参考设计的解析，看看这套方案的设计情况。智融科技65W氮化镓电源适配器参考设计外观智融科技65W氮化镓电源适配器参考设计的PCBA模块输入、输出端均已焊接导线，可以方便客户直接进行相关测试。PCB板正面设有延时保险丝、共模电感高压滤波电解电容、变压器等器件。板子初次级间镂空，后期可加装隔离板进行绝缘保护。板子背面设有整流桥、开关电源初次级控制器、初级开关管、同步整流管、协议芯片以及输出VBUS开关管。自带的USB-C线经典黑色配色，做了抗弯折保护设计，外壳磨砂方便插拔。测得DMEO长度为45.89mm。宽度为41.58mm。厚度为22.57mm。USB-C线缆长度约为176cm。总重量约为110g。给DEMO通电，测得这款参考设计输出支持PD3.0、PPS、QC4快充协议。PDO报文显示还具备5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V3.25A五组固定电压档位，以及5-11V5A一组PPS电压档位。智融科技AC-DC产品亮点亮点一、初级控制器内置100V高压LDOSW110X系列氮化镓直驱控制器内置了100V高压LDO，为客户精简了外围电路和PCB空间，同时也节约了系统成本。另外对于超宽范围输出电压下变压器漏感偏大造成的VCC过压问题也提供了非常大的余量，减少客户变压器批量漏感的一致性要求。此外，100V的耐压也能保证客户电源产品系统具有更强的浪涌耐受能力亮点二、精准的谷底锁定工作模式SW110X系列采用Smart_Lock谷底锁定工作模式，产品在一定输入电压和一定负载工作条件下工作稳定，无谷底跳变现象，从而无频率突变，因此整个电源系统产品具有更低的输出纹波，同时消除了谷底跳变带来的可闻噪声。由于谷底精准锁定，也为系统效率带来了一定的提升谷底锁定工作波形图谷底跳变工作波形图亮点三、自适应驱动调节技术众所周知，QR工作模式在轻载下往往具有更高的SR尖峰应力，SW110X系列采用自适应驱动调节技术，使得QR模式下的产品在轻载，短路，轻满载开机和轻重载切换等各种工况下都具有极低的SR应力。因此对某些输出电压的应用可以采用比竞品更低耐压的同步整流管，从而降低系统成本。另外由于消除了SR的尖峰震荡，也使得系统全负载段拥有更好的EMI效果。次级应力图亮点四、完善的多重保护功能除了常规的输入欠压，输出过压，输出短路，过温保护外，SW11XX系列具有自适应输出电压的LPS过流保护，满足相关LPS认证要求。由于AC侧全输入电压段都具有比较精准一致的过流保护，使得产品后级在某些异常短路的情况下，前级也能提供一定的限流保护，从而防止了PCB较大过流导致的产品过热甚至融化带来的火灾安全风险。亮点五、系统效率的优化设计SW110X系列采用更低的CS阈值电压设计，使得产品在低压90V输入下可以减少CS电阻的损耗和发热，具有更高的低压效率。同时高压230V输入下在高压降频和谷底锁定的工作模式加持下，有效降低了高压开关管的开关损耗，为产品的系统效率也带来了一定的优化提升。产品效率的优化提升，为客户直接带来了更低的温升体验，也减少了客户在散热上的散热成本效率曲线图亮点六、可靠的氮化镓驱动以及氮化镓合封技术SW110X系列产品采用差分驱动的方式，可以更可靠的直接驱动E-Mode氮化镓，保证了氮化镓工作的可靠性。通过合理的封装打线方式使得相应的合封氮化镓系列产品在高频工作下减少了系统走线带来的寄生电感震荡导致的误开关问题，从而具有非常高的量产可靠性。智融科技65W氮化镓电源适配器方案解析板子前端设有延时保险丝、共模电感、安规X电容、高压滤波电解电容以及工字电感。延时保险丝特写，规格为3.15A250V。共模电感双线绕制，用于滤除EMI干扰。安规X2电容容量0.1μF。整流桥来自深圳市沃尔德实业有限公司，型号WRLSB80M，这颗软桥通过较软的恢复曲线，比较平滑的关断特性，可以降低二极管结电容达到非常少的谐波振荡产生的效果。选用的LSB封装，拥有良好的散热特性，帮助中大瓦数适配器提升可靠性，单颗可做60W+。五颗高压滤波电解电容中，四颗较粗的规格都是400V27μF。工字电感外套绝缘管保护。一颗规格为400V12μF。板子左侧区域设有变压器、Y电容以及固态滤波电容，中心处设有主控芯片供电电容。主控芯片供电电容规格为100V4.7μF。初级主控芯片采用智融科技SW1102，是一款针对离线式反激变换器的高性能高集成度准谐振电流模式PWM控制器。控制器以超宽VDD供电范围满足PD适配器的宽输出应用要求。SW1102通过工作于带谷底锁定功能的谷底开启模式开降低开关损耗, 在空载和轻载时，控制器切换至BURST模式工作以优化轻载效率；空载待机功耗小于50mW。SW1102内置软启动电路，集成氮化镓直接驱动(6V DRV)，可直接用于驱动氮化镓功率管，支持QR/DCM/BURST多模式工作。控制器集成频率抖动功能和驱动能力动态调整功能以优化EMI性能。SW1102集成完备的保护功能，包括Brown-out保护、VDD欠压保护（UVLO）、VDD过压保护（VDD OVP）、输出过压保护（OVP）、输出欠压保护（UVP）、逐周期电流限制（ILIMIT）、 过载保护（OLP）、输出电流过流保护（LPS）、CS开路保护、片内过温保护（OTP）、片外过温保护（NTC-OTP）等。初级开关管采用英诺赛科INN700D240B，是一颗耐压700V的增强型氮化镓开关管，瞬态耐压为800V，导阻为240mΩ，符合JEDEC标准的工业应用需求，内置ESD保护，采用DFN8*8封装。英诺赛科INN700D240B资料信息。变压器特写。CT 1018光耦，用于输出电压反馈。蓝色Y电容特写。同步整流控制器采用智融科技SW1608，这是一款针对离线式反激变换器的副边同步整流管(MOSFET)驱动的高性能控制器，配合 MOSFET 使用替代肖特基整流二极管，可以显著提高系统效率。其支持6V或者9V VCC供电，并且VCC具有自供电功能，无需辅助绕组供电并支持宽输出电压范围， 并支持High Side/Low Side多种应用场景，支持CCM/QR/DCM多种工作模式。SW1608支持600KHz工作频率，支持Minimum-on 时间可配置以及集成驱动电平动态调整，此外其内部集成智能导通检测功能，防止 DCM 振铃引起的误导通；芯片还具有超低开启/关断传输延迟时间和强下拉电流能力，可以显著降低整流管的电压应力。采用SOT23-6封装。充电头网拆解了解到，智融科技SW1125/SW1106+SW1608氮化镓电源方案此前还被雅晶源65W 2C1A氮化镓充电器、喜微100W 3C1A超高性价比氮化镓快充、钜海65W 2C1A氮化镓充电器、鸿达顺65W三USB-C口氮化镓充电器等产品采用。同步整流管同样来自智融科技，型号SWT1008A。输出滤波固态电容规格为25V1000μF。协议芯片采用智融科技SW2333，这是一款高集成度的快充协议控制器，内嵌ARM Cortex-M0内核，最高工作频率40MHz，支持I2C、UART、GPIO等通用外设接口。SW2333支持0.3~10A 输出限流控制，50mA/Step；支持光耦/FB/I2C反馈控制以及母线电压检测。集成CV和CC环路，VIN和VBUS快速放电以及NMOS驱动电路。SW2333集成Type-C接口逻辑和PD3.1 PHY，支持BC1.2规范以及苹果2.4A/三星1.2A模式，支持PD3.1、QC5/4+/4/3+/3/2以及UFCS等多种主流的DPDM快充协议，还支持私有协议定制。SW2333的USB Type-C/USB PD功能强劲，支持Type-C DFP/Source角色；支持3A/1.5A/Default USB Power的Rp值，支持VCONN以及低功耗检测模式。还支持硬件BMC发送与接收器，并集成PD物理层，最高可支持25V电压输出。主要应用于适配器、插排、车充等领域。SW2333还具有完备的保护功能，包括输入欠压/低电保护，输入/输出过流保护，输入/输出过压保护，输出欠压保护，芯片过温保护，VCONN过流保护，DP/DM/CC过压保护以及DP/DM 弱短路保护。输出VBUS开关管采用砹德曼AD40N50D3，NMOS，耐压40V，采用PPAK3*3封装。充电头网拆解总结智融科技推出的这款65W氮化镓电源适配器参考设计采用了自家全套方案，其中SW1102+SW1608电源方案拥有优秀的EMI和低功耗表现，并支持全面的保护功能，可靠性有保证。两款器件本身还采用SOT23-6超小封装，可减少占板面积，加上搭配氮化镓功率器件设计，可以实现电源适配器体积上的突破，符合时下市场需求。SW2333协议芯片支持5-20V经典档位PD快充输出，同时还支持PPS快充，特殊情况下还能给苹果、小米、三星等品牌手机进行充电。参考设计全套核心元件均由智融科技提供，可以更好为客户进行技术性方面的服务，同时保证客户产品持续稳定向市场供应。

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