能華推出高可靠性65W氮化鎵筆電適配器方案

前言

　　最近充電頭網拿到了一款基于能華CE65H160TOAI氮化鎵功率器件的65W筆電適配器方案樣品，該方案是為配合工信部國產替代政策而設計。

　　該方案采用奶白色的外殼，方形，給人簡約時尚感覺；其內部采用卡扣散熱設計方案，裝配緊湊牢固、安裝方式簡單，免除其它散熱方案所需要的生產夾具，降低生產成本，利于規模化的生產制造；再加上能華的低熱阻封裝TO-220的CoreGaN產品，使得系統的熱可靠性大為提高，已經通過了環溫40°下的嚴苛可靠性測試。下面就隨小編來詳細了解該方案。

能華65W快充外觀

　　基于能華CE65H160TOAI器件設計的這款65W快充充電器采用經典直板機身，PC阻燃材質白色外殼，腰身高光亮面處理。

　　輸入端配備可折疊國標插腳，便攜性好。

　　輸出端是單USB-C接口。

　　適配器機身高度為61.06mm。

　　寬度為60.13mm。

　　厚度為28.47mm。

　　和蘋果61W適配器器對比，能華這款功率大體積小。

　　另外適配器凈重約為119g。

　　使用ChargerLAB POWER-Z KM002C測得USB-C口支持AFC、QC3.0、PD3.0、PPS、QC4+、Apple 2.4A充電協議。

　　并且具備5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V3.25A五組固定電壓檔位，以及3.3-11V3A一組PPS電壓檔位。

能華65W快充方案解析

　　拆開外殼取出PCBA模塊。

　　PCBA模塊正反面均覆蓋導熱墊及黃銅散熱片，雖僅僅是樣品，能華也已解決發熱、EMI等問題，客戶需要的話完全可以基于該方案進行快速量產上市，省時省心。

　　內部采用卡扣散熱設計方案，裝配緊湊牢固、安裝方式簡單，利于規模化的生產制造。

　　測得模塊長度為54.92mm。

　　寬度為54.92mm。

　　厚度為24.37mm。

　　拆掉散熱片方便進一步了解器件信息。

　　初級高壓CoreGaN管背面貼有導熱絕緣墊以便于電氣絕緣且更好地散熱。

　　PCBA板正面一覽，輸入端設有延時保險絲、NTC浪涌抑制電阻、安規電容以及共模電感等器件，采用高壓電解電容進行初級側濾波，采用電解電容以及固態電容進行初級側同步整流輸出濾波，USB-C母座焊接在小板上。

　　主板背面一覽，采用兩個整流橋進行整流以及均攤發熱，光耦、兩顆貼片Y電容橫跨初次級，下方可以看到開關電源主控芯片、同步整流控制器以及同步整流管。

　　輸入端一覽，設有保險絲、電容等前面提到的器件。

　　延時保險絲特寫，規格為3.15A 250V，用于輸入過流保護。

　　黑色NTC浪涌抑制電阻，用于抑制上電浪涌電流。

　　安規X電容來自WEIDY維迪，規格為0.22μF。

　　共模電感雙線繞制，用于濾除EMI干擾。

　　兩顆黑金色電解電容來自KNSCHA科尼盛。

　　規格也都是400V 22μF。

　　模塊一側可以看到工字電感以及另外四顆黑色高壓濾波電解電容。

　　兩顆黑色高壓濾波電解電容來自TOPAZCON黃寶石，規格都是400V 22μF。

　　這一組另一顆特寫。

　　另外兩顆也是來自黃寶石，規格也是400V 22μF。

　　濾波工字電感特寫，外套絕緣管保護。

　　另一側設有主控芯片供電電容、初級開關管以及變壓器。

　　主控芯片供電電容來自黃寶石，規格為100V 4.7μF。

　　初級主控芯片采用茂睿芯MK2697G，是一顆采用SOT23-6極小封裝的高頻QR AC-DC PWM控制芯片，Vcc耐壓110V，支持9-90V Vcc供電，無需外部穩壓電路，減小布板空間，使用更靈活。采用專利驅動技術，支持直驅增強型GaN功率器件，同時優化SR Vds應力，有效提高了產品效率及功率密度。

　　茂睿芯MK2697G具有自適應多模式特性，滿足PD快充不同輸出電壓下的能效要求，200KHz工作頻率可以充分利用氮化鎵開關管優勢，提高效率并減小適配器體積。

　　茂睿芯MK2697G具有輸出過壓、過功率、VCC過壓、輸入過壓保護、同步整流管短路保護等保護功能，適用于USB PD充電器和高功率密度電源應用。

　　初級開關管采用能華CE65H160TOAI氮化鎵器件，這顆Cascode型CoreGaN器件采用能華耗盡型工藝技術，耐壓650V，瞬態耐壓900V，導通內阻160mOhm，極低的門極電荷，使得器件的開關速度快，損耗低，可以大大提高系統能效。

　　另外其驅動電壓范圍±20V，大大提高了系統可靠性，并且和傳統的Si MOSFET驅動兼容；這顆器件采用TO-220封裝，成本低，熱容大而且熱阻小，這種封裝可以拓展器件的功率應用范圍，有很強的散熱能力和耐熱沖擊能力，使系統具有更高的熱可靠性。

　　江蘇能華微電子科技發展有限公司創辦于2010年，是一家專業設計、生產和銷售以氮化鎵（GaN）為代表化合物半導體高性能晶圓、器件的高新技術企業。公司核心技術團隊由海外歸國人才帶領，成員包括從外延生長、器件設計、工藝制程到封裝測試各環節的專家。

　　目前公司的產品線涵蓋氮化鎵外延片、氮化鎵功率場效應管、氮化鎵集成功率器件以及氮化鎵芯片代工等。公司產品技術參數在行業中處于領先地位，各類產品已實現規模化生產，并擁有一批國內外知名客戶。

　　EL 1018光耦，用于輸出電壓反饋。

　　兩顆貼片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。料號為TMY1681M。

　　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。

　　輸出端一覽，USB-C母座焊接在協議小板上，右側是輸出濾波固態電容以及輸出濾波電解電容。

　　同步整流管采用力宏微LH062N100，是一顆耐壓100V的NMOS，導阻6.2mΩ，采用DFN5*6封裝。

　　輸出濾波固態電容特寫，規格為25V 1000μF。

　　另一顆輸出濾波電解電容規格也是25V 1000μF。

　　協議芯片以及輸出VBUS開關管焊接在輸出端小板上，協議芯片絲印CV653，可以看出是一微的協議IC。

　　輸出VBUS開關管來自力宏微，型號LH30N03，是一顆耐壓30V的NMOS，導阻9mΩ，采用DFN3*3封裝。

充電頭網拆解總結

　　能華推出的高可靠性65W氮化鎵筆電適配器方案十分簡潔，卡扣散熱設計方案加上低熱阻封裝TO220的能華CoreGaN產品方案，可以大大提高筆電適配器的熱可靠性；系統設計特點便于規模化生產，可節約系統成本為產品帶來有競爭性的優勢。系統使用的能華CE65H160TOAI CoreGaN器件采用Cascode結構設計，極低的門極電荷幫助提升系統效率，寬范圍的驅動電壓幫助提升系統的可靠性，同時器件優秀的兼容性對于客戶來說，能夠幫助靈活選擇不同方案。

　　值得一提的是，能華除了在市場上已經推出了耗盡型氮化鎵器件外，能華旗下還推出了CE65E300DNYI等增強型氮化鎵器件，有TO-220、PDFN（5*6、8*8）封裝可選并實現穩定供貨，充分滿足不同客戶的選購需求。

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