前言

能華半導(dǎo)體推出了一款高功率密度的PD3.1氮化鎵快充電源方案，這款電源方案支持90-264Vac輸入，支持28V5A輸出，最大輸出功率為140W。充電器采用PFC+AHB架構(gòu)，支持寬電壓輸出應(yīng)用，滿(mǎn)足單口PD3.1快充應(yīng)用。

這款氮化鎵快充電源方案采用杰華特JW1571+JW1556初級(jí)電源芯片，搭配使用能華半導(dǎo)體CE65H110DNDI和兩顆CE65H270TOEI氮化鎵開(kāi)關(guān)管，最高轉(zhuǎn)換效率達(dá)95.82%，下面充電頭網(wǎng)就帶來(lái)能華這款氮化鎵快充方案的解析，一起看看方案的用料和設(shè)計(jì)。

能華140W PFC+AHB氮化鎵快充方案外觀

能華140W氮化鎵快充DEMO，輸入端設(shè)計(jì)有PCB小板，焊接保險(xiǎn)絲以及EMI濾波電路的相關(guān)器件，如此設(shè)計(jì)可提升空間利用率，提高DEMO的整體功率密度。

主板中心區(qū)域PFC升壓電感、高壓濾波電解電容以及變壓器等器件布局緊湊，輸出端并未配置輸出小板，但預(yù)留了位置，可以方便客戶(hù)靈活選擇輸出方案和進(jìn)行測(cè)試。

PCB板背面一覽，初次級(jí)間還做了鏤空處理，方便加裝絕緣板。

實(shí)測(cè)PCB主板長(zhǎng)度為65.16mm。

寬度為69.01mm。

厚度為24.24mm。

DEMO拿在手上的大小直觀感受。

另外測(cè)得DEMO重量約為122g。

能華140W PFC+AHB氮化鎵快充方案解析

PCBA模塊正面一覽，右側(cè)上方焊接一塊小板，在小板上焊接保險(xiǎn)絲，安規(guī)X2電容和共模電感燈元件。在左上方焊接薄膜濾波電容，濾波電感，PFC升壓電感。中間位置焊接高壓濾波電容，諧振電容和變壓器，右下角焊接輸出濾波電容，左側(cè)預(yù)留協(xié)議小板位置。

PCBA模塊背面焊接PFC控制器，PFC開(kāi)關(guān)管，PFC整流管，AHB控制器，半橋驅(qū)動(dòng)器，氮化鎵開(kāi)關(guān)管。次級(jí)側(cè)焊接同步整流控制器和兩顆同步整流管，初次級(jí)之間焊接兩顆反饋光耦和兩顆貼片Y電容。

輸入端保險(xiǎn)絲來(lái)自貝特電子，出料號(hào)936，規(guī)格為3.15A250V。

安規(guī)X2電容規(guī)格為0.1μF。

共模電感采用漆包線(xiàn)和絕緣線(xiàn)繞制，底部焊接絕緣支架。

焊接取下側(cè)面焊接的小板。

安規(guī)X2電容來(lái)自東莞成希，規(guī)格為0.68μF。

共模電感采用磁環(huán)繞制。

在小板背面焊接兩顆整流橋。

整流橋來(lái)自深圳市沃爾德實(shí)業(yè)有限公司，型號(hào)WRLSB80M，這顆軟橋通過(guò)較軟的恢復(fù)曲線(xiàn)，比較平滑的關(guān)斷特性，可以降低二極管結(jié)電容達(dá)到非常少的諧波振蕩產(chǎn)生的效果。選用的LSB封裝，擁有良好的散熱特性，幫助中大瓦數(shù)適配器提升可靠性，單顆可做60W+。

沃爾德 WRLSB80M 資料信息。

薄膜濾波電容來(lái)自東莞成希，規(guī)格為1μF450V。

磁環(huán)濾波電感特寫(xiě)。

另一顆薄膜濾波電容同樣為1μF450V。

PFC控制器來(lái)自杰華特，型號(hào)JW1572，是一款升壓式PFC控制器，具備高精度恒壓輸出，適用于單級(jí)功率因數(shù)校正。芯片采用恒定導(dǎo)通時(shí)間控制，確保高功率因數(shù)，無(wú)需輸入電壓檢測(cè)電路，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)并降低損耗。

芯片采用臨界導(dǎo)通模式運(yùn)行，降低開(kāi)關(guān)損耗，提升EMI性能以及效率。芯片具備完善的保護(hù)功能，具備反饋開(kāi)路保護(hù)，電流取樣電阻短路保護(hù)，逐周期過(guò)流保護(hù)，反饋過(guò)電壓保護(hù)以及過(guò)熱保護(hù)等保護(hù)功能，適用于USB PD快充，液晶電視以及顯示器應(yīng)用。

杰華特 JW1572 資料信息。

PFC開(kāi)關(guān)管來(lái)自能華半導(dǎo)體，型號(hào)CE65H110DNDI，這顆Cascode型CoreGaN器件采用能華耗盡型工藝技術(shù)，耐壓650V，瞬態(tài)耐壓800V，導(dǎo)通內(nèi)阻110mΩ。器件具有極低的門(mén)極電荷，使得器件的開(kāi)關(guān)速度快，損耗低，可以大大提高系統(tǒng)能效。

CE65H110DNDI的柵極驅(qū)動(dòng)電壓范圍±20V，大大提高了系統(tǒng)可靠性，兼容傳統(tǒng)硅MOS驅(qū)動(dòng)器，簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)，采用DFN8*8封裝。

能華半導(dǎo)體 CE65H110DNDI 資料信息。

80mΩ電阻取樣電阻用于檢測(cè)開(kāi)關(guān)管電流。

PFC升壓電感采用膠帶嚴(yán)密纏繞絕緣。

PFC整流管來(lái)自PY平偉，型號(hào)PBMUR5JE，是一顆超快恢復(fù)二極管，5A 600V，具有低正向壓降，高浪涌電流能力，采用PS-277B封裝。

NTC熱敏電阻型號(hào)5D-11，用于抑制上電的浪涌電流。

S3MB二極管用于PFC旁路。

四顆高壓濾波電容特寫(xiě)。

高壓濾波電容來(lái)自永銘，規(guī)格為27μF450V，總?cè)萘繛?08μF。

AHB控制器來(lái)自杰華特，型號(hào)JW1556，是一款非對(duì)稱(chēng)半橋反激式控制器，采用 QFN 4x4-20封裝，適用于離線(xiàn)反激式轉(zhuǎn)換器應(yīng)用。芯片內(nèi)部集成供電升壓轉(zhuǎn)換器，輸入電壓范圍 2.5-38V，最高工作頻率達(dá)1.5MHz，支持65-300W快充應(yīng)用。

杰華特JW1556在重負(fù)載下工作在ZVS模式，支持Adaptive ZVS開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)效率最優(yōu)化。在輕負(fù)載下工作在DCM模式，可提供主電源開(kāi)關(guān)和輔助開(kāi)關(guān)兩路輸出控制，支持高壓?jiǎn)?dòng)、X電容放電、突發(fā)模式控制、可調(diào)線(xiàn)路補(bǔ)償?shù)裙δ堋?/p>

杰華特 JW1556 資料信息。

半橋驅(qū)動(dòng)器來(lái)自納芯微，型號(hào)NSD1624D，是一顆高壓半橋驅(qū)動(dòng)芯片，耐壓600V，支持TTL和CMOS邏輯信號(hào)輸入，滿(mǎn)足半橋，全橋以及LLC應(yīng)用。

為主控芯片供電的濾波電容規(guī)格為47μF50V。

用于AHB半橋的氮化鎵開(kāi)關(guān)管來(lái)自能華半導(dǎo)體，型號(hào)CE65H270TOEI，這顆Cascode型CoreGaN器件采用能華耗盡型工藝技術(shù)，耐壓650V，瞬態(tài)耐壓800V，導(dǎo)通內(nèi)阻270mΩ。器件具有極低的門(mén)極電荷，使得器件的開(kāi)關(guān)速度快，損耗低，可以大大提高系統(tǒng)能效。

CE65H270TOEI的柵極驅(qū)動(dòng)電壓范圍±20V，大大提高了系統(tǒng)可靠性，兼容傳統(tǒng)硅MOS驅(qū)動(dòng)器，簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)，采用TO252封裝。

能華半導(dǎo)體 CE65H270TOEI 資料信息。

諧振電容來(lái)自廈門(mén)法拉電子，規(guī)格為0.33μF450V。

變壓器磁芯采用膠帶嚴(yán)密纏繞絕緣。

貼片Y電容來(lái)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(yīng)用于氮化鎵快充這類(lèi)高密度電源產(chǎn)品中。料號(hào)為T(mén)MY1102M。

奧倫德OR1009光耦用于PFC開(kāi)關(guān)控制。

奧倫德OR1009光耦用于輸出電壓反饋。

同步整流控制器來(lái)自杰華特，型號(hào)JW7726BL，是一顆支持ACF，DCM，CCM，QR，AHB等拓?fù)涞耐秸骺刂破?，支持高?cè)和低側(cè)應(yīng)用。相比傳統(tǒng)的肖特基二極管，能夠顯著提高效率。JW7726BL由輸出電壓直接供電，具備快速驅(qū)動(dòng)能力，用于CCM運(yùn)行模式，采用SOT23-6封裝。

杰華特 JW7726BL 資料信息。

同步整流管來(lái)自華潤(rùn)微，絲印105N15NS，采用兩顆并聯(lián)。

兩顆輸出濾波電容來(lái)自綠寶石，為BD系列高壓固態(tài)電容，規(guī)格為680μF35V。

充電頭網(wǎng)總結(jié)

能華半導(dǎo)體140W氮化鎵快充電源方案為完整的全套解決方案，搭配協(xié)議芯片小板即可組成完整的充電器。電源方案采用PFC+AHB架構(gòu)，支持寬電壓輸出，滿(mǎn)足單口快充應(yīng)用。該方案最高轉(zhuǎn)換效率高達(dá)95.82%，大幅降低散熱需求。

電源方案使用杰華特JW1571 PFC控制器+JW1556 AHB控制器+JW7726BL同步整流控制器，PFC開(kāi)關(guān)管使用能華半導(dǎo)體CE65H110DNDI，AHB半橋開(kāi)關(guān)管使用兩顆CE65H270TOEI。能華半導(dǎo)體耗盡型氮化鎵開(kāi)關(guān)管可以兼容傳統(tǒng)硅器件的驅(qū)動(dòng)器，具備良好的兼容性，滿(mǎn)足不同功率段的開(kāi)關(guān)電源使用。

能華半導(dǎo)體是一家專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售以氮化鎵（GaN）為代表的化合物半導(dǎo)體高性能晶圓、器件的高新技術(shù)企業(yè)。能華半導(dǎo)體是全球少數(shù)同時(shí)掌握增強(qiáng)型GaN技術(shù)、耗盡型GaN技術(shù)和耗盡型GaN直驅(qū)方案的半導(dǎo)體公司。目前產(chǎn)品線(xiàn)涵蓋氮化鎵外延片、氮化鎵功率場(chǎng)效應(yīng)管、氮化鎵集成功率器件以及氮化鎵芯片代工等。