芯朋微电子新一代20 GaN快充方案

2024-08-28

本期,芯朋微技术团队为各位粉丝分享新一代20-65W GaN快充方案,该方案集当前行业最新控制技术、器件技术、功率封装技术之大成,进一步优化快充方案的待机功耗、市电保护、功率密度、转换效率、输出电压纹波等关键指标,实现技术降本!

芯片介绍

芯朋微电子新一代20 GaN快充方案 (https://ic.work/) 技术资料 第1张

芯朋微电子新一代20 GaN快充方案 (https://ic.work/) 技术资料 第2张

♢ 待机功耗低:内置800V高压启动电路,节省2颗启动电阻,待机功耗小于50mW

♢市电保护准:通过HV脚监控市电,实现精准市电欠压+过压双重保护,为GaN器件安全运行保驾护航

♢功率密度高:基于QR-Lock控制技术,最高工作频率200kHz以上, 显著减小变压器及输出电容体积

♢芯片温升低: 采用SOP7/PP、SOP10/PP封装,封装底部可大面积敷铜散热,显著降低芯片温升

♢转换效率高: QR-Lock、PFM、Burst 三种混合工作模式,显著提升全负载段转换效率,轻松满足CoC V5 Tier 2

♢输出电压纹波低:得益于QR-Lock控制技术,宽输出电压下开环传递函数的相位裕量充足,输出电压纹波较传统技术降低20mV以上

方案亮点

01高压启动技术

PN8782/3集成高压启动管M3,芯片快速启动后关闭M3,实现低待机功耗。

芯朋微电子新一代20 GaN快充方案 (https://ic.work/) 技术资料 第3张

30W Demo待机实测数据如下:

芯朋微电子新一代20 GaN快充方案 (https://ic.work/) 技术资料 第4张

02QR-Lock技术

PN8782/3基于QR-Lock控制,可锁定6个谷底,显著降低功率GaN开通损耗,支持200kHz以上工作频率。

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30W Demo SW工作波形如下:

芯朋微电子新一代20 GaN快充方案 (https://ic.work/) 技术资料 第6张

芯朋微电子新一代20 GaN快充方案 (https://ic.work/) 技术资料 第7张

锁6谷底工作波形

锁1谷底工作波形

相同系统参数,QR-Lock控制比传统QR方案,输出电压纹波降低20mV以上。

QR-Lock控制

芯朋微电子新一代20 GaN快充方案 (https://ic.work/) 技术资料 第8张

传统QR控制

芯朋微电子新一代20 GaN快充方案 (https://ic.work/) 技术资料 第9张

03混合工作模式

QR-Lock、PFM、Burst 三种混合工作模式,显著提升全负载段转换效率。

芯朋微电子新一代20 GaN快充方案 (https://ic.work/) 技术资料 第10张

30W Demo的效率实测数据如下:

芯朋微电子新一代20 GaN快充方案 (https://ic.work/) 技术资料 第11张

04优异全面的保护功能

芯片提供了极为全面和优异的智能化保护功能,包括输入过压保护(LOVP)、输入欠压保护(BNO)、输出过压保护(OVP)、VDD过压保护(VDD OVP)、逐周期过流保护(OCP)、输出短路保护(SCP)、DMG电阻短路保护、次级整流管短路保护(DSP)、CS电阻开路保护、输出过载保护(OLP)和过温保护(OTP) ,可轻松应对各种应用场景下可能发生的电源故障!

HV脚采样电压在芯片内部经过分压后与BNO和LOVP基准比较,实现市电欠压和过压保护。

芯朋微电子新一代20 GaN快充方案 (https://ic.work/) 技术资料 第12张

芯朋微电子新一代20 GaN快充方案 (https://ic.work/) 技术资料 第13张

市电BNO保护,可避免市电过低损坏整流电路;

芯朋微电子新一代20 GaN快充方案 (https://ic.work/) 技术资料 第14张

BNI: 71.7Vac

芯朋微电子新一代20 GaN快充方案 (https://ic.work/) 技术资料 第15张

BNO: 63.6Vac

市电OVP保护,可避免市电过高损坏输入电解电容及GaN功率器件。

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OVP: 364Vac

芯朋微电子新一代20 GaN快充方案 (https://ic.work/) 技术资料 第17张

OVP恢复:335Vac

应用要点

芯朋微电子新一代20 GaN快充方案 (https://ic.work/) 技术资料 第18张

① 最大峰值电流:为提高芯片可靠性,建议PN8783EB-A1的最大峰值电流不超过3.5A, PN8783EB-B1的最大峰值电流不超过2.5A,PN8782SX-A1最大峰值电流不超过1.9A,PN8782SX-B1最大峰值电流不超过1.3A;

②输出电压采样:C2和R3应放置在距离DMG脚最近的地方提高输出电压采样准确性,C2推荐值10pF;

③芯片供电: VDD电容EC1应放置在距离VDD引脚和GND引脚最近的地方,EC1 推荐值10uF;供电二极管串联电阻R5推荐值3.3Ω,提高系统安规能力。

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