前言

對于PD3.1充電器來說，反激架構已無法滿足大功率寬范圍電壓輸出需求，而使用LLC加同步降壓電路的方案，成本和體積不占優勢。而不對稱半橋具備寬電壓輸出能力，通過初級側零電壓開關和次級側同步整流管零電流開關，提升轉換效率，非常適合單口百瓦以上的PD快充使用。

東科半導體在率先推出國內首款氮化鎵合封芯片后，再次領先行業，推出了全合封AHB半橋芯片。這款芯片集成了LLC和反激的優點，具備高轉換效率和寬電壓輸出能力。芯片為三合一設計，內部集成AHB控制器，半橋驅動器和氮化鎵半橋器件。

東科半導體的這款全合封AHB半橋氮化鎵芯片具有超高的集成度，外圍元件極簡，簡化調試，并降低成本。充電頭網已經拿到基于DK8715AD全合封AHB氮化鎵芯片的140W PD3.1快充方案，下面就進行解析，詳細介紹這款參考設計。

東科140W AHB快充DEMO外觀

基于東科DK8715AD設計的140W快充DEMO，從主板正面器件布局來看有明顯的分界感，一側布局共模電感、薄膜電容、PFC升壓電感等EMI和PFC電路相關器件。

另一側布局高/低壓濾波電容、變壓器等器件，USB-C母座焊接在小板上。

主板正面一覽，兩側器件“分界”處留有一定的空間，可以打膠固定器件以及輔助散熱。保險絲和輸出小板間還鏤空處理，量產時可以加裝絕緣隔離板。

主板背面一覽，小電容、電阻等器件很少，外圍電路十分精簡。

實測PCBA模塊長度為66.39mm。

寬度為52.17mm。

厚度為23.92mm。

另外測得DEMO重量約為120g。

東科140W AHB快充DEMO解析

看完了東科這款140W PD3.1快充方案的外觀，下面就進入解析環節，逐個介紹方案設計。

輸入端焊接保險絲，共模電感和安規X2電容，右側焊接USB-C母座小板。

輸入保險絲來自力特，392系列保險絲，規格為4A。

共模電感采用漆包線和絕緣線繞制。

側面焊接PFC升壓電感，薄膜濾波電容，濾波電感，整流橋，共模電感和安規X2電容。

安規X2電容來自科雅，規格為0.56μF。

第二顆共模電感采用磁環繞制。

整流橋型號GBU1510，規格為15A 1000V。

薄膜濾波電容規格為1μF450V。

濾波電感采用磁環繞制。

在濾波電感底部焊接一顆薄膜電容。

PFC升壓控制器采用TI德州儀器UCC28056，具有超低空載損耗，在負載范圍內提供出色的效率，符合IEC61000-3-2電流諧波標準的要求。

PFC開關管來自英諾賽科，型號INN700D140C，是一顆耐壓700V的增強型氮化鎵單管，器件在原有650V耐壓基礎上升級至700V，瞬態耐壓為800V。器件導阻為106mΩ，支持更高功率應用。

INN700D140C支持超高開關頻率，無反向恢復電荷，具有極低的柵極電荷和輸出電荷，符合JEDEC標準的工業應用要求，內置ESD保護，符合RoHS、無鉛、歐盟REACH法規，適用于AC-DC轉換，DC-DC轉換等高能效高密度應用。采用DFN8*8封裝。

英諾賽科 INN700D140C 資料信息。

充電頭網拆解了解到，英諾賽科氮化鎵芯片目前已被三星，OPPO，VIVO，聯想，雅迪，LG，華碩，安克，努比亞，倍思，綠聯，閃極等多家知名品牌和廠商所采用，出貨量突破4億顆。

75mΩ取樣電阻用于檢測開關管電流。

PCBA模塊側面焊接高壓濾波電容和PFC升壓電感。

PFC升壓電感特寫，磁芯纏繞膠帶絕緣。

碳化硅二極管來自維安，型號WSRSIC006065NPD，規格為650V 6A，采用PDFN5*6封裝。

高壓濾波電容來自永銘，規格為100μF450V。

側面焊接輸出小板，輸出濾波電容，變壓器，濾波電容。

這款參考設計的核心元件來自東科半導體，型號DK8715AD，是一顆基于不對稱半橋架構，集成了兩顆氮化鎵功率器件的AC-DC功率開關芯片，其能夠在較大的負載范圍內實現原邊功率管ZVS，副邊整流管ZCS，從而提高電源系統效率。同時軟開關還可以降低功率管應力，內置全范圍抖頻電路，從而減小開關損耗并改善電磁干擾。

DK8715AD支持最高800KHz開關頻率，前端帶有升壓PFC的情況下推薦功率為150W，待機功耗小于50mW，具備自適應死區和關斷算法，無需外圍調節，外圍極致精簡，同時具備無鹵素特性，符合ROHs要求，并內置高壓啟動和X電容放電電路，為系統提供更高的性能和可靠性。DK8715AD自適應四種負載模式，有效提高各負載段效率，通過搭載DK8715AD，可使轉換效率最高可達95.4%。

DK8715AD內置了兩顆650V增強型GaN HEMT，內置半橋驅動電路和不對稱半橋控制電路。上下管可以自適應死區和關斷算法，其中下管（主功率管）自適應死區時間，上管（諧振管）自適應關斷時間，無需外圍調節，極大的簡化了方案設計和調試。同時配備了多功能引腳，這些引腳可以用于退磁檢測、輸出OVP、Brown in/out等功能，還具有CS負壓采樣功能從而提高驅動穩定性。

DK8715AD外圍精簡，可極大簡化AC-DC轉換器的設計和制造，尤其是需要高轉化效率和高功率密度的產品。DK8715AD 具備完善的保護功能：包括過載保護、輸出過壓保護、輸出短路保護、VCC 過/欠壓保護、VS 引腳異常保護、初級過流保護、過溫保護等。

諧振電容規格為0.56μF450V。

一顆濾波電容來自艾華，規格為100V10μF。

另一顆濾波電容規格為50V22μF。

變壓器磁芯纏繞膠帶絕緣。

貼片Y電容來自四川特銳祥科技股份有限公司，具有體積小、重量輕等特色，非常適合應用于氮化鎵快充這類高密度電源產品中，兩顆料號TMY1331K。

特銳祥專注于被動元器件的研發、生產及銷售，注冊資本1億元。旗下有自主電容品牌兩類：SMD TRX及DIP TY電容器，TRX將致力于陶瓷材料的研究，以拓展更多品類的應用，為客戶提供更多的解決方案。

充電頭網了解到，特銳祥貼片Y電容除了被麥多多100W氮化鎵、OPPO 65W超級閃充氮化鎵充電器、聯想90W氮化鎵快充、努比亞65W氮化鎵充電器、倍思120W氮化鎵+碳化硅PD快充充電器等數十款大功率充電器使用外，還應用于海陸通、第一衛、貝爾金等品牌20W迷你快充上，性能獲得客戶一致認可。

另一顆料號為TMY1101K。

億光 EL1018光耦用于輸出電壓反饋調節。

同步整流芯片來自東科半導體，型號DK5V100R05VM，是一顆無外圍的同步整流芯片。芯片內置100V耐壓，5mΩ導阻的同步整流管，可以大幅降低傳統肖特基二極管的導通損耗，直接替代肖特基二極管，提高電源的轉換效率，并改善EMI。

東科半導體DK5V100R05VM支持CCM/DCM/QR工作模式，內置智能檢測，無需外接同步信號。芯片具備自供電技術，無需外圍元件，適用于USB PD快充，電源適配器和LED驅動電源，采用SM-10封裝。

東科半導體 DK5V100R05VM 資料信息。

兩顆輸出濾波電容來自永銘，為NPX系列濾波電容，規格為680μF35V。

協議芯片來自慧能泰。型號HUSB362，是一款支持PD3.1 EPR且集成32位 RISC-V MCU的高性能PD協議芯片，帶有32 kB MTP存儲器，支持多個具有可編程電壓和電流的PDO，如PPS PDO、EPR PDO，所有的PDO都完全符合USB PD 3.1 V1.7規范。其支持EPR模式140 W（28V5A），PPS支持從18 W到100 W，AVS支持從100W到140W。目前HUSB362已通過了USB-IF協會的PD3.1合規性測試，EPR TID為9692。

輸出VBUS開關管來自真茂佳，型號ZM045N03M，NMOS，耐壓30V，導阻4.5mΩ，采用DFN3*3封裝。

USB-C母座過孔焊接固定。

充電頭網總結

東科半導體最新推出的這款全合封AHB半橋芯片DK8715AD，可以說是為單口140W PD3.1充電器量身打造，提供了高轉換效率和成本優化的解決方案。這顆芯片延續了東科氮化鎵合封芯片高集成度的優點，將AHB控制器，半橋驅動器和氮化鎵半橋器件集成在芯片內部，充分發揮氮化鎵性能優勢，并大幅簡化了充電器的電路設計。

參考設計中還使用了東科零外圍同步整流芯片DK5V100R05VM，進一步提升轉換效率，降低功率損耗。通過對這款參考設計的解析，得益于東科半導體芯片的高集成度，可以發現整個方案的元件數量遠遠少于常規多顆芯片組成的AHB方案，有效簡化設計，降低成本，非常適用于大功率快充充電器，電源適配器等應用。