智融科技USB-PD快充30-140W Turnkey Solution方案介绍

智融科技USB-PD快充30-140W Turnkey Solution方案介绍
2024年04月16日 00:11 充电头网

智融科技USB-PD Quick Charger Turnkey Solution整套方案包括SSR初级PWM系列、SR同步整流系列、单口协议和多口充协议系列,功率范围覆盖30W—140W。此次推出的30-140W整套方案,均可通过相关的EMC测试。

智融Turnkey Solution 方案介绍

SSR初级PWM系列

SSR PWM Controller

对于SSR初级PWM系列,智融科技目前在SSR PWM Controller上推出了SW1106和SW1132两款产品,SW1106是一款QR架构的E-Mode氮化镓直驱控制器。SW1132是一款可以支持D-Mode氮化镓或者传统Si MOS的QR控制器,两款产品均已在客户端实现稳定可靠的批量量产。另外推出的还有SW1102,这是一款SOT23-6的小封装QR氮化镓直驱控制器,具有更高的性价比。在2024 Q3还将推出一款多模式反激控制器SW1136,可以支持QR/CCM/DCM多模式的工作。

SSR PWM Converter

在SSR PWM Converter(内置系列)方面,智融科技目前已经量产了SW1125、SW1123和SW1121,其中SW1125内置典型值为165mΩ的E-Mode氮化镓,SW1123内置典型值为365mΩ的E-Mode氮化镓。两款产品均采用QFN6*8封装和双E-Pad散热结构。另外SW1121采用的是QFN5*6封装,内置典型值为365mΩ的氮化镓。相较于ESOP类封装结构,QFN封装具有更低的热阻和更好的散热性能,可以使得客户减小散热处理上的系统成本。

在整个合封氮化镓系列的产品中,智融科技优化了内部的驱动控制,使得产品在各种工况下的次级SR应力大大减小,同时在整机的EMI方面具有更好的系统表现,使得客户的产品在应力,EMI和系统效率等方面都可以获得优秀的产品性能。

SR同步整流系列

SR Controller

对于SR同步整流系列,智融科技目前在SR Controller量产了SW1608。

这是一款支持最小导通时间可调的同步整流控制器,产品为SOT23-6封装,支持高频应用,同时支持高低侧应用,在工作模式方面兼容反激架构的CCM、QR和DCM各种工作模式。

SR Converter

而SR Converter(内置MOS)也量产了多款产品。其中SW1616采用SOP8封装,内置60V 10mΩ的MOS,支持输出电压12V以内的应用,电流在3A以内。SW1655采用SOP8封装,内置100V 10mΩ的MOS,支持输出电压24V以内的应用,电流3A以内。另外SW1656采用DFN5*6封装增强散热,内置100V 6mΩ的MOS,支持输出电压24V以内应用,电流可达3A以上。在PD充电器领域SW1656可支持45-65W,节省了PCB上元器件的数量从而更有利于PCB布局设计,同时具有更佳的性价比。

智融科技在内置SR产品上,选择了高性能和高可靠性的同步整流MOS进行合封,使得产品效率领先于对手,同时具有更低的温升性能。

协议和多口充系列

PD Protocol

在协议方面,像SW2303,SW2325都支持光耦和FB反馈。

DC-DC+Protocol Combo

另外DC-DC+协议合封方面,从SW3516到SW3536、SW3556以及SW3566,智融科技提供了从30W到140W 整套的组合产品。

产品介绍

充电头网很荣幸地获得了智融科技USB-PD Quick Charger Turnkey Solution整套方案的实物产品。接下来,我们将对这几套方案进行详细讲解,并深入介绍所采用的相关芯片,以便更清晰地展现这些方案的优势特点。

30W 单C 参考设计

SW1121+SW1655+SW2303

SW1121 30W单C口方案正面特写,该方案尺寸为28.2x25.4x27.1mm,重量约为24g,整体十分小巧,输入范围为AC 90-264V,功率密度约为1.56W/cm³,AC-DC转换效率最高达93.3%以上。

SW1655,是一颗高频高性能同步整流芯片,用于替换肖特基二极管,提升充电器系统效率,降低散热需求。芯片内置100V耐压,10mΩ导阻同步整流管,支持CCM/QR/DCM工作模式,支持600kHz开关频率,芯片具备自供电功能,无需辅助绕组供电。

SW1655内部集成智能导通检测功能,能够有效防止DCM模式振铃导致误导通,芯片具备超低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,并集成无源下拉功能,防止开机过程中出现误导通情况。

SW1121是一款集成650V 365mΩ E-Mode GaN的高频准谐振PWM变换器,最高支持300KHz开关频率,内置700V高压启动电路、线电压掉电检测和X电容放电功能,工作于带谷底锁定功能的谷底开启模式,同时集成频率抖动优化EMI性能。

该芯片集成了AC掉电侦测和X电容放电功能,带有轻载突发模式,当负载降低时,芯片可以自动从PFM模式切换至BURST模式工作以优化轻载效率,空载待机功耗小于50mW,具有8V至90V的超宽范围VDDH供电,内部集成完备的保护机制,采用QFN 5x6mm封装。

SW2303是一款高集成度的 Type-C 口/Type-A 口快充协议芯片,支持 PD、QC、FCP、高低压 SCP、AFC、SFCP以及PE等主流快充协议,支持光耦反馈和 FB 反馈两种工作模式。

SW2303 集成了 CV/CC控制环路,Type-C 接口逻辑,快充协议控制器,以及多种安全保护功能。配合 ACDC 或 DCDC 以及少量的外围元器件,即可组成完整的高性能的Type-C 口/Type-A 口快速充电解决方案。

45W 单C 参考设计

SW1123+SW1656+SW2303

SW1123这款方案相对市面上其余45W的快充方案来说是最小的那一批了,高集成度的同时ACDC最高效率还能做到93.5%以上,能够在负载较低时自动进入突发模式以优化轻载效率,支持超宽范围供电和高达300KHz的开关频率,可满足不同需求下的电源管理要求,支持PD3.0、QC5等快充协议,可以让用户得到优异的充电体验。

SW1123 45W单C口方案正面特写,该方案尺寸为45.9x32x23Mm,重量约为37.4g,输入范围为AC 90-264V,功率密度约为1.33W/cm³,AC-DC转换效率最高达93.69%。

SW1123合封氮化镓芯片,这是一颗集成650V耐压,365mΩ导阻氮化镓开关管的高频准谐振反激变换器,芯片内部集成了700V高压启动电路,线电压掉电检测等功能。

SW1123运行在带谷底锁定的谷底开启模式,降低开关损耗,并集成频率抖动功能优化EMI性能。芯片支持突发模式,当负载降低时自动进入突发模式优化轻载效率,空载待机功耗低于50mW,满足六级能耗要求。

SW1123支持8-90V超宽范围供电,支持最高300KHz开关频率,采用散热增强的QFN6*8封装,可通过过孔导热来降低芯片温升,优化走线,简化散热设计。芯片内置多重完善的保护功能,并支持外接NTC检测充电器温升,实现全面的保护设计。

智融SW1656是一款集成了N沟道MOS管的高频率、高性能同步整流功率开关,专为满足离线式反激变换器中副边同步整流管的驱动需求,可以替代肖特基整流二极管并提高系统效率的同时实现高集成度与高功率密度。

SW1656支持智能导通检测,可以区分功率管关断和 DCM 振铃,避免在DCM振铃期间输出 DRV 驱动信号,防止DCM模式误导通。还集成了有无源下拉功能,在控制器 VCC 电压未达到工作电压之前,也能防止 DRV 管脚被耦合而误导通整流管。SW1656还具有超快开启、超低关断传输延迟时间以及强下拉电流能力,可以显著降低整流管的电压应力。

SW2303是一款高集成度的 Type-C 口/Type-A 口快充协议芯片,支持 PD、QC、FCP、高低压 SCP、AFC、SFCP以及PE等主流快充协议,支持光耦反馈和 FB 反馈两种工作模式。

SW2303 集成了 CV/CC控制环路,Type-C 接口逻辑,快充协议控制器,以及多种安全保护功能。配合 ACDC 或 DCDC 以及少量的外围元器件,即可组成完整的高性能的Type-C 口/Type-A 口快速充电解决方案。

65W 单C 参考设计

SW1125+SW1608+SW2303

智融SW1125 65W单C口方案正面特写,该方案尺寸为43.6x44.52x23.14mm,重量约为52.5g,相比其余同类方案来说,体积十分小巧,输入范围为AC 90-264V,功率密度约为1.47W/cm³。

SW1125是一颗集成650V耐压,260mΩ导阻氮化镓开关管的高频准谐振反激变换器,芯片内部集成了700V高压启动电路,线电压掉电检测和X电容放电功能。

SW1125运行在带谷底锁定的谷底开启模式,降低开关损耗,并集成频率抖动功能优化EMI性能。芯片支持突发模式,当负载降低时自动进入突发模式优化轻载效率,空载待机功耗低于50mW,满足六级能耗要求。

SW1125支持7-90V超宽范围供电,支持最高300KHz开关频率,采用散热增强的QFN6*8封装,可通过过孔导热来降低芯片温升,优化走线,简化散热设计。芯片内置多重完善的保护功能,并支持外接NTC检测充电器温升,实现全面的保护设计。

SW2303是一款高集成度的 Type-C 口/Type-A 口快充协议芯片,支持 PD、QC、FCP、高低压 SCP、AFC、SFCP以及PE等主流快充协议,支持光耦反馈和 FB 反馈两种工作模式。

SW2303 集成了 CV/CC控制环路,Type-C 接口逻辑,快充协议控制器,以及多种安全保护功能。配合 ACDC 或 DCDC 以及少量的外围元器件,即可组成完整的高性能的Type-C 口/Type-A 口快速充电解决方案。

SW1608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,采用SOT23-6封装,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, 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。

SW1608支持600KHz工作频率,并支持 High Side/Low Side 多种应用场景,支持 CCM/QR/DCM 多种工作模式。此外其内部集成智能导通检测功能,可以有效防止 DCM 振铃引起的误导通;芯片还具有超低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。

65W 2C1A 参考设计

SW1125+SW1608+SW3516P+SW3566

SW1125 65W单C口方案正面特写,该方案尺寸为62.95x34x22.96mm,重量约为60.4g,输入范围为AC 90-264V,功率密度约为1.28W/cm³,AC-DC转换效率最高达94.28%。

SW1608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,采用SOT23-6封装,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, 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。

SW1608支持600KHz工作频率,并支持 High Side/Low Side 多种应用场景,支持 CCM/QR/DCM 多种工作模式。此外其内部集成智能导通检测功能,可以有效防止 DCM 振铃引起的误导通;芯片还具有超低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。

SW1125是一颗集成650V耐压,260mΩ导阻氮化镓开关管的高频准谐振反激变换器,芯片内部集成了700V高压启动电路,线电压掉电检测和X电容放电功能。

SW1125运行在带谷底锁定的谷底开启模式,降低开关损耗,并集成频率抖动功能优化EMI性能。芯片支持突发模式,当负载降低时自动进入突发模式优化轻载效率,空载待机功耗低于50mW,满足六级能耗要求。

SW1125支持7-90V超宽范围供电,支持最高300KHz开关频率,采用散热增强的QFN6*8封装,可通过过孔导热来降低芯片温升,优化走线,简化散热设计。芯片内置多重完善的保护功能,并支持外接NTC检测充电器温升,实现全面的保护设计。

SW3516P是一款高集成度的多快充协议双口充电芯片,支持A+C口任意口快充输出,支持双口独立限流。

SW3516P集成了5A 高效率同步降压变换器,输入电压范围6~32V。支持PPS/PD/QC/AFC/FCP/SCP/PE/SFCP等多种快充协议,最大输出PD 100W,CC/CV模式,以及双口管理逻辑。

SW3566是一款高集成度的多快充协议双口充电SOC芯片,支持USB-C和USB-A接口充电,并支持双口独立限流。

芯片内部集成了高效率同步降压转换器,支持20V7A和28V5A输出,支持PD3.1/QC/SCP/UFCS等快充协议,支持快充协议定制,最大支持140W输出功率。

SW3566集成了CC/CV模式,双口管理逻辑和母线电压检测,搭配对应的降压开关管和VBUS开关管即可实现双口降压输出。芯片内置的降压转换器工作频率为180KHz,支持PWM和PFM工作模式。输出电流,线损补偿等保护阈值均可通过I2C接口进行设定,内置的ADC可实现输入输出电压,输出电流,芯片温度等9个通道的数据采样,支持外接MCU进行参数显示。

100W 单C  参考设计

SW1132+SW1608+SW2325

SW1132+SW1608+SW2325这款100W单C口方案具有良好的兼容性,高度集成的芯片设计同样实现了精简的外围电路,仅需搭配几颗降压MOS和VBUS开关管,减少PCB板占板面积,1.4W/cm³的功率密度非常优异,快速开发出体积小巧的快充充电器产品,缩短开发周期,这款方案在市面上也是处于业界领先地位的。

SW1132 单C口100W方案正面特写,该方案尺寸为55.2x55.17x23.6mm,重量约为87.9g,输入范围为AC 90-264V,功率密度约为1.37W/cm³,AC-DC转换效率最高达95.03%。

该方案搭载一颗智融最新推出的一款高频准谐振模式QR反激控制器芯片SW1132,可以支持QR/CCM/DCM多模式的工作。

SW1132内部700V集成高压启动电路、线电压掉电检测和X电容放电功能,具有8V至90V的超宽范围VDDH供电,集成频率抖动功能以优化EMI性能,空载功耗小于50mW,内置软启动电路并具备多种完善的保护功能,采用SSOP-10封装。

该方案还搭载了一颗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SW1608,采用SOT23-6封装,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, 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。

快充协议芯片采用自研SW2325,这是一款高集成度的Type-C口/Type-A口快充协议控制器,通过了USB-IF认证,认证ID5854,支持PD3.0、PPD、QC5、FCP、SCP、AFC、PE2.0、UFCS等市面主流快充协议,内嵌ARM Cortex-M0 内核,最高工作频率为 40MHz,内置 64KB eFlash 、4KB SRAM,并支持 I²C 和 UART 通用外设接口。

SW2325集成了Type-C接口逻辑,USB PD PHY,VOOC/SCP PHY 以及 QC/PE/SFCP/TCN等快充协议的检测电路,并集成光耦反馈和 FB 反馈驱动电路、NMOS和PMOS驱动电路以及CV/CC控制环路。SW2325内置多种安全保护功能。配合ACDC或DCDC以及少量的外围元器件,即可组成完整的高性能的Type-C/Type-A口快速充电解决方案。

100W 2C1A   参考设计

SW1106+SW1608+SW3536+SW3566

SW1106 2C1A100W方案正面特写,该方案尺寸为62.68x58.98x23.77mm,重量约为106.5g,功率密度约为1.15 W/cm³,其中AC DC部分在230V的最高效率接近95%。

SW1106是一颗支持增强型氮化镓开关管直驱的高频反激准谐振控制器,芯片内部集成700V高压启动电路和X电容放电功能,集成氮化镓驱动器,驱动电压为6V,可直接驱动增强型氮化镓开关管。

SW1106运行在带谷底锁定的谷底开启工作模式,并集成频率抖动功能以优化EMI性能,支持突发模式。供电采用双VDD供电设计,在输出电压USB PD宽输出场合降低控制器的功率损耗。

SW1106内部集成输入电压保护,供电过压保护,输出过压保护,逐周期电流限制,过载保护,输出过流保护,电流取样电阻开路和短路保护,芯片内置过热保护,支持外接热敏电阻进行器件过热保护,保护功能全面。

SW3536是一款高集成度的多快充协议双口充电芯片,支持USB-A+USB-C双口快充输出,支持双口独立限流。内部集成了7A高效率同步降压变换器,支持PPS/PD/QC/AFC/FCP/SCP/PE/SFCP/TFCP等多种快充协议,最大支持140W输出功率。

SW3536集成CC/CV模式,双口管理逻辑以及双芯片动态功率分配,外围元件精简,是一颗完整的高性能多快充协议双口充电解决方案。SW3536支持36V输入电压,满足12-24V输入车充应用,适用于快充适配器,插排以及车充应用。

SW1608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,采用SOT23-6封装,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, 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。

SW1608支持600KHz工作频率,并支持 High Side/Low Side 多种应用场景,支持 CCM/QR/DCM 多种工作模式。此外其内部集成智能导通检测功能,可以有效防止 DCM 振铃引起的误导通;芯片还具有超低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。

SW3566是一款高集成度的多快充协议双口充电SOC芯片,支持USB-C和USB-A接口充电,并支持双口独立限流。

芯片内部集成了高效率同步降压转换器,支持20V7A和28V5A输出,支持PD3.1/QC/SCP/UFCS等快充协议,支持快充协议定制,最大支持140W输出功率。

SW3566集成了CC/CV模式,双口管理逻辑和母线电压检测,搭配对应的降压开关管和VBUS开关管即可实现双口降压输出。芯片内置的降压转换器工作频率为180KHz,支持PWM和PFM工作模式。输出电流,线损补偿等保护阈值均可通过I2C接口进行设定,内置的ADC可实现输入输出电压,输出电流,芯片温度等9个通道的数据采样,支持外接MCU进行参数显示。

100W 3C1A  参考设计

SW1132+SW1608+SW3516P+SW3536+SW3566

SW1132 3C1A 100W方案正面特写,该方案尺寸为57.56x57.69x24.21mm,重量约为103.4g,功率密度约为1.25 W/cm³,AC DC部分在230V的最高效率达94.63%。

该方案搭载一颗智融最新推出的一款高频准谐振模式QR反激控制器芯片SW1132,可以支持QR/CCM/DCM多模式的工作。

SW1132内部700V集成高压启动电路、线电压掉电检测和X电容放电功能,具有8V至90V的超宽范围VDDH供电,集成频率抖动功能以优化EMI性能,空载功耗小于50mW,内置软启动电路并具备多种完善的保护功能,采用SSOP-10封装。

SW3516P是一款高集成度的多快充协议双口充电芯片,支持A+C口任意口快充输出,支持双口独立限流。

SW3516P集成了5A 高效率同步降压变换器,输入电压范围6~32V。支持PPS/PD/QC/AFC/FCP/SCP/PE/SFCP等多种快充协议,最大输出PD 100W,CC/CV模式,以及双口管理逻辑。

SW3536是一款高集成度的多快充协议双口充电芯片,支持USB-A+USB-C双口快充输出,支持双口独立限流。内部集成了7A高效率同步降压变换器,支持PPS/PD/QC/AFC/FCP/SCP/PE/SFCP/TFCP等多种快充协议,最大支持140W输出功率。

SW3536集成CC/CV模式,双口管理逻辑以及双芯片动态功率分配,外围元件精简,是一颗完整的高性能多快充协议双口充电解决方案。SW3536支持36V输入电压,满足12-24V输入车充应用,适用于快充适配器,插排以及车充应用。

SW3566是一款高集成度的多快充协议双口充电SOC芯片,支持USB-C和USB-A接口充电,并支持双口独立限流。

芯片内部集成了高效率同步降压转换器,支持20V7A和28V5A输出,支持PD3.1/QC/SCP/UFCS等快充协议,支持快充协议定制,最大支持140W输出功率。

SW3566集成了CC/CV模式,双口管理逻辑和母线电压检测,搭配对应的降压开关管和VBUS开关管即可实现双口降压输出。芯片内置的降压转换器工作频率为180KHz,支持PWM和PFM工作模式。输出电流,线损补偿等保护阈值均可通过I2C接口进行设定,内置的ADC可实现输入输出电压,输出电流,芯片温度等9个通道的数据采样,支持外接MCU进行参数显示。

140W 单C   参考设计

SW1106+SW1608+SW2335

SW1106 140W单C口方案正面特写,该方案尺寸为69.26x69.45x22.13mm,重量约为131.4g,功率密度约为1.32 W/cm³,支持5-28V 5A输出,搭配主动式PFC线路,在AC90V输入时候转换效率达到92.9%,在230V满载时的转换效率高达95.02%。相较于PFC+AHB等架构,此套PFC+QR的架构省去了一个高压氮化镓和高低侧驱动器,具有极高的性价比,在当下市场环境下有望成为140W架构的主要选择。

SW1106是一颗支持增强型氮化镓开关管直驱的高频反激准谐振控制器,芯片内部集成700V高压启动电路和X电容放电功能,集成氮化镓驱动器,驱动电压为6V,可直接驱动增强型氮化镓开关管。

SW1106运行在带谷底锁定的谷底开启工作模式,并集成频率抖动功能以优化EMI性能,支持突发模式。供电采用双VDD供电设计,在输出电压USB PD宽输出场合降低控制器的功率损耗。

SW1106内部集成输入电压保护,供电过压保护,输出过压保护,逐周期电流限制,过载保护,输出过流保护,电流取样电阻开路和短路保护,芯片内置过热保护,支持外接热敏电阻进行器件过热保护,保护功能全面。

SW1608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,采用SOT23-6封装,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, 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。

SW1608支持600KHz工作频率,并支持 High Side/Low Side 多种应用场景,支持 CCM/QR/DCM 多种工作模式。此外其内部集成智能导通检测功能,可以有效防止 DCM 振铃引起的误导通;芯片还具有超低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。

快充协议芯片SW2335是一款高集成度的快充协议控制器。SW2335 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。

SW2335 集成 Type-C 接口逻辑和PD3.1 PHY,支持 PD3.1、BC1.2、UFCS 以及多种主流的 DPDM 快充协议。最高可支持 32V电压输出。主要应用于适配器、插排、车充等领域。

智融SW2335具备输入欠压/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、过温等保护机制,采用QFN-20封装。

结语

智融科技已经致力于快充方案的研发近10年。推出的这几款方案在相关产品领域都展现出强大的竞争力。通过对这些方案的介绍,可以看到这些方案都具备较高的功率密度,使得设备更加小巧便捷。同时,这些方案内部采用的基本都是自主研发的芯片,从而在适配性和性能调配等方面达到了最好。在成本方面也具有明显的优势,能够迅速开发出价格实惠、性能卓越的充电器。

同时,这些快充方案的功率范围涵盖30W至140W,支持市面上多种主流快充协议。内置丰富的保护机制,能够满足不同场景下的需求,为用户提供更安全、更高效的充电体验。

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