方案

【四代網(wǎng)紅】QR-Lock控制技術(shù)的65W GaN高集成快充套片

發(fā)布時(shí)間 2022-11-02 |

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導(dǎo)讀

本期，芯朋微技術(shù)團(tuán)隊(duì)為各位fans分享原副邊全集成的65W快充方案，該方案由PN8783、PN8307P套片組成，PN8783具有卓越的環(huán)路穩(wěn)定性、高功率密度、低待機(jī)功耗等明顯優(yōu)勢(shì)。PN8307P采用自適應(yīng)死區(qū)控制，支持反激變換器的DCM/QR工作模式，實(shí)現(xiàn)同步整流。

下面將為大家揭曉方案規(guī)格、線(xiàn)路圖紙、變壓器設(shè)計(jì)、測(cè)試數(shù)據(jù)及應(yīng)用要點(diǎn)。

芯片介紹

PN8783內(nèi)置高性能700V GaN FET，典型轉(zhuǎn)換效率大于93%；采用QR-Lock控制技術(shù)，大幅提高環(huán)路穩(wěn)定性；最高支持500kHz工作頻率，可以有效減小變壓器及輸出電容體積，顯著提升充電器功率密度；內(nèi)置800V高壓?jiǎn)?dòng)管，待機(jī)功耗輕松滿(mǎn)足75mW；同時(shí)具有優(yōu)異全面豐富的保護(hù)功能。

初級(jí)芯片 QFN6×8封裝

PN8307P內(nèi)置100V/7mΩ智能MOSFET，快速關(guān)斷+自適應(yīng)死區(qū)控制提高M(jìn)OSFET Rdson利用率，顯著降低溫升，專(zhuān)利輕載模式可降低待機(jī)功耗，具有超高性?xún)r(jià)比。

次級(jí)芯片 PDFN5×6封裝

DEMO實(shí)物圖

小尺寸設(shè)計(jì)：51mm(L)X29mm(W)X20mm(H)
輸出規(guī)格：5V3A，9V3A，15V3A，20V3.25A
高效率：滿(mǎn)載效率94.0%（230V），滿(mǎn)足CoC V5 Tier2能效規(guī)范
低待機(jī)功耗：小于75mW
寬供電范圍：支持PD3.0協(xié)議

原理圖（功率部分）

變壓器

電氣規(guī)范:

初級(jí)繞組電感量 (Lp) =320±5%uH @10kHz

電氣絕緣= 3kV, 50/60Hz,1分鐘 (pins1~6 to pins A~B)

為什么鎖谷底QR-LOCK技術(shù)的工作頻率更高？

PN8783采用的精準(zhǔn)鎖谷底QR-Lock技術(shù)，工作頻率可達(dá)到500kHz，顯著提高充電器的功率密度。相比傳統(tǒng)QR技術(shù)，為什么鎖谷底QR-LOCK技術(shù)的工作頻率更高？其原理說(shuō)明如下：

反激變換器工作在DCM/QR模式，輸出功率由下式?jīng)Q定：

一個(gè)開(kāi)關(guān)周期由導(dǎo)通時(shí)間Ton、消磁時(shí)間Tdmg和振蕩時(shí)間Tosc組成，其表達(dá)式如下：

其中N為谷底數(shù)，大于等于1。

綜合①、②式，可得

對(duì)于市面上常見(jiàn)普通QR，因谷底不鎖定，開(kāi)關(guān)頻率受Tosc影響顯著，上圖參數(shù)舉例如下：平均開(kāi)關(guān)周期為7.95us(126kHz，第二谷底QR)，振蕩周期為1.5us，增加一個(gè)谷底則開(kāi)關(guān)頻率降低27.8kHz，減少一個(gè)谷底則開(kāi)關(guān)頻率增加56.7kHz。因此，為滿(mǎn)足最高頻率限制，市面上常見(jiàn)普通QR的平均開(kāi)關(guān)頻率相對(duì)不高。

對(duì)于PN8783所采用的精準(zhǔn)鎖谷底QR-Lock技術(shù)，在一個(gè)負(fù)載點(diǎn)附近開(kāi)關(guān)頻率僅受Ipmax影響，可近似等效為定頻控制。因此，精準(zhǔn)鎖谷底QR-Lock技術(shù)相比傳統(tǒng)QR，整體工作頻率更高、環(huán)路穩(wěn)定性更佳。

測(cè)試數(shù)據(jù)

轉(zhuǎn)換效率