作者：充电头网
前言
本期方案解析带来的是港晟电子推出的一款140W PD3.1氮化镓充电器方案，这款充电器采用英飞凌XDPS2221自适应PFC+混合反激二合一控制器，搭配使用氮化镓半桥器件，非常适合单口PD快充宽电压输出应用。
这款氮化镓充电器方案支持100-240Vac宽电压输入，支持140W PD3.1快充输出，支持3.3-21V5A PPS快充输出，还支持33W UFCS融合快充，具有良好的快充兼容性。下面充电头网就带来港晟电子这款140W氮化镓充电器方案的解析，一起看看内部的方案和用料。
港晟电子140W氮化镓充电器方案外观
基于港晟电子PD3.1 140W氮化镓快充方案设计的这一款充电器，机身采用PC阻燃材质外壳，表面磨砂抗指纹。作为样品，机身外壳整体没有印有任何信息。
设计上为充电器配置可折叠美规插脚，符合主流需求，方便用户携带外出。
实测充电器机身高度为68.28mm。
宽度为67.84mm。
厚度为30.67mm。
另外测得充电器重量约为227g。
PDO报文显示USB-C口具备5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V5A、28V5A六组固定电压档位，以及3.3-21V5A一组PPS电压档位。
测得UFCS融合快充具备3.3-5.5V3A、5.5-11V3A两组电压档位。
港晟电子140W氮化镓充电器方案测试
EN55032 CLASS B 传导测试符合标准，并且具有较大的裕量。
EN55032 CLASS B 辐射测试同样符合标准，并且具有较大的裕量。
港晟电子140W氮化镓充电器方案解析
对港晟电子这款PD3.1氮化镓充电器方案有了基本了解后，下面就进行拆解，解析内部的方案设计。
首先沿壳体接缝拆开充电器外壳，折叠插脚通过导线焊接连接。
PCBA模块正面设有散热片。
在PCBA模块背面也设有散热片。
散热片粘贴导热垫，为PCBA模块背面元件散热。
测得PCBA模块重量约为185.5g。
使用游标卡尺测得PCBA模块长度约为64.9mm。
PCBA模块宽度约为62.7mm。
PCBA模块厚度约为26.1mm。
拆下PCBA模块正反面的散热片，其中正面的散热片通过焊接固定，变压器等元件涂胶散热。
PCBA模块正面一览，左侧焊接保险丝，压敏电阻，共模电感，左上角焊接安规X2电容和整流桥。右侧焊接滤波电感和滤波电容，右侧焊接PFC升压电感，右上角焊接输出滤波电容和USB-C母座小板，下方左侧焊接高压滤波电容，谐振电容和变压器。
PCBA模块背面焊接PFC+HFB二合一控制器，PFC开关管，PFC整流管，氮化镓半桥芯片，右侧焊接同步整流控制器和同步整流管，初次级之间焊接一款反馈光耦。
整流桥来自沃尔德，型号RBU1506L，规格为15A600V，具有低温升和低高度优势。
充电器主控芯片采用英飞凌XDPS2221，将PFC控制器和HFB控制器封装在一起，在节省占板面积的同时，带来了显著的性能提升。英飞凌XDPS2221内部集成了三个栅极驱动器，用于PFC驱动和半桥开关管驱动。芯片内部集成无磁芯变压器驱动，具有高耐压和强大的抗干扰能力，显著提升产品的可靠性。同时驱动电流和电流斜率均可调节，方便优化EMI特性。
英飞凌XDPS2221可以灵活的搭配MOSFET和GaN使用，芯片内置高压驱动器，电路非常简洁，有效减少零件数量并降低成本。相比直接驱动MOSFET来说，只需增添驱动电路的钳位电路，即可直接使用GaN器件。
PFC开关管来自英飞凌，型号GS-065-011-1-L，是一颗耐压650V的增强型氮化镓开关管，导阻150mΩ，采用5*6mm PDFN封装。
PFC升压电感采用胶带严密缠绕绝缘。
PFC整流管来自中瑞宏芯半导体，型号为HX1D06065R，是一颗650V耐压，150℃连续正向电流6A的碳化硅二极管，采用DFN5*6封装，超薄封装节省体积，适用于高功率密度的大功率氮化镓快充应用。
中瑞宏芯半导体HX1D06065R核心参数表如图。
半桥氮化镓芯片来自英飞凌，型号IGI60F1414A，内部集成两颗140mΩ导阻，耐压600V的氮化镓开关管，以半桥形式连接，并具备独立的隔离驱动器，大大节省PCB占板面积。IGI60F1414A1L支持400W半桥应用，内置驱动的氮化镓器件极大程度的简化了驱动电路的设计，并可针对设计进行特性优化。
变压器严密缠绕胶带绝缘。
兆龙CT1019光耦用于输出电压反馈调节。
同步整流控制器来自恩智浦，型号TEA2093，支持非对称反激和反激应用，内置自适应栅极驱动。
同步整流管来自华润微，型号CRSM038N10N4，NMOS，耐压100V，导阻3MΩ，采用DFN5*6封装。
协议小板正面焊接一颗协议芯片。
背面焊接VBUS开关管。
输出VBUS开关管来自美浦森，型号SLN30N03T，NMOS，耐压30V，导阻6mΩ，采用DFN3*3封装。
充电头网总结
最后附上港晟电子140W氮化镓充电器核心器件清单，方便大家查阅。
充电头网通过解析发现，港晟电子140W氮化镓充电器内部PCBA模块包裹铝合金散热片，内部设有导热垫，并涂有导热胶加强散热。充电器内部电源方案来自英飞凌，采用XDPS2221 PFC+HFB二合一控制器。
PFC开关管、氮化镓半桥分别采用英飞凌GS-065-011-1-L和IGI60F1414A1L，PFC整流管采用中瑞宏芯HX1D06065R碳化硅二极管。同步整流控制器采用恩智浦TEA2093，搭配华润微CRSM038N10N4同步整流管。协议芯片采用英集芯IP2756。方案采用混合反激提升转换效率，协议支持全面。
