前言

芯朋微電子于2019年推出的20W PD快充方案PN8161+PN8307H因集成度高、性能卓越、方案成本優(yōu)勢(shì)明顯，獲倍思、品勝、麥多多、畢亞茲、坤興、古石、SSK飚王等品牌的廣泛采用，已成為現(xiàn)象級(jí)爆款產(chǎn)品。

隨著iPhone 13系列充電功率突破20W，越來(lái)越多的數(shù)碼產(chǎn)品對(duì)充電功率的需求有了進(jìn)一步的提升，30W PD快充已成為下一個(gè)風(fēng)口。然而，在20W PD向30W升級(jí)的過(guò)程中，存在著諸多困擾電源工程師朋友的問(wèn)題。如功率密度提升1.5倍以上，溫升和EMC不易平衡；次邊SR的耐壓從60V提升至100V，分離方案器件多，布板困難；原邊SSR芯片的供電變化范圍從3.6倍增大至6倍，傳統(tǒng)LDO供電方式影響效率等。

針對(duì)這些問(wèn)題，芯朋微最新推出了30W PD套片方案：PN8165+PN8307H，搭配業(yè)內(nèi)高精簡(jiǎn)度的SOT23-3 Boost芯片AP2080。在延續(xù)20W爆款產(chǎn)品PN8161+PN8307的諸多優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)全兼容，幫助電源工程師朋友輕松實(shí)現(xiàn)輸出功率20W向30W的快速升級(jí)迭代。下面充電頭網(wǎng)為大家介紹這款方案的亮點(diǎn)、測(cè)試數(shù)據(jù)及應(yīng)用要點(diǎn)。

方案亮點(diǎn)

方案內(nèi)置高壓?jiǎn)?dòng)和電流采樣的高精簡(jiǎn)主控PN8165，集成650V0.55Ω智能MOSFET，無(wú)需外部啟動(dòng)電阻和CS電阻，方便布線(xiàn)，并提升市電低壓下的轉(zhuǎn)換效率。

PN8165可選SOP8或PDFN5x6封裝，最高開(kāi)關(guān)頻率125kHz，內(nèi)置高壓?jiǎn)?dòng)，空載待機(jī)功耗<50mW，采用改善EMI的頻率調(diào)制技術(shù)，供電電壓9-38V，適合寬輸出電壓應(yīng)用。

PN8165支持過(guò)溫保護(hù)、輸出過(guò)壓保護(hù)、輸出欠壓保護(hù)、逐周期過(guò)流保護(hù)、輸出短路保護(hù)、次級(jí)整流管短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)等多重保護(hù)措施，為充電器安全運(yùn)行保駕護(hù)航。

與PN8165主控搭配的是PN8307H，同樣有SOP8或PDFN5x6兩種封裝可選，支持100V全集成同步整流，內(nèi)置100V/10mΩ智能MOSFET，自適應(yīng)死區(qū)控制提高M(jìn)OSFET Rdson利用率，顯著降低溫升。

方案還包含了AP2080 Boost芯片，使用兆赫茲開(kāi)關(guān)頻率的COT控制技術(shù)，將儲(chǔ)能電感體積降至0805封裝，任何工況下PN8165供電范圍控制在11~35V，顯著提升15~20V輸出電壓下的轉(zhuǎn)換效率。

上圖為芯朋微30W PD套片方案的典型應(yīng)用圖，采用QR控制方式+自適應(yīng)抖頻+智能功率器件等組合創(chuàng)新技術(shù)，改善系統(tǒng)EMC性能，傳導(dǎo)輻射裕量輕松大于6dB。

PN816x/PN8307x全系列芯片腳位相同，SOP8/PDFN兩種封裝靈活選擇，便于電源產(chǎn)品系列化設(shè)計(jì)及安規(guī)認(rèn)證。

變壓器設(shè)計(jì)采用ATQ18骨架，繞線(xiàn)結(jié)構(gòu)如上圖所示，其中Pin1~Pin5的電感量為370uH。

芯朋微30W PD套片方案demo如上圖所示，尺寸僅為36mm x 38mm x18mm，體積十分小巧。

測(cè)試數(shù)據(jù)

首先對(duì)芯朋微30W PD套片方案的待機(jī)功耗進(jìn)行測(cè)試。

通過(guò)對(duì)芯朋微30W PD套片方案的待機(jī)功耗測(cè)試可以看出，5V0A時(shí)230V輸入的待機(jī)功耗在50mW左右，滿(mǎn)足75mW能效標(biāo)準(zhǔn)。

在接下來(lái)的效率測(cè)試中，首先測(cè)試20V輸出下的效率表現(xiàn)，可以看到芯朋微30W PD套片方案在115V和230V輸入電壓時(shí)，20V 1.5A的輸出效率均超過(guò)89%，相較于能效標(biāo)準(zhǔn)有2%以上的裕量。

在15V輸出下的效率表現(xiàn)測(cè)試中，可以看到芯朋微30W PD套片方案在115V輸入電壓時(shí)，15V 2A的輸出效率超過(guò)90%，在230V輸入電壓時(shí)15V 2A的輸出效率接近90%，相較于能效標(biāo)準(zhǔn)有3%左右的裕量。

在12V輸出下的效率表現(xiàn)測(cè)試中，可以看到芯朋微30W PD套片方案在115V輸入電壓時(shí)，12V 2.5A的輸出效率接近91%，在230V輸入電壓時(shí)12V 2.5A的輸出效率接近90%，相較于能效標(biāo)準(zhǔn)有3%和2%左右的裕量。

在9V輸出下的效率表現(xiàn)測(cè)試中，可以看到芯朋微30W PD套片方案在115V輸入電壓時(shí)，9V 3A的輸出效率接近91%，在230V輸入電壓時(shí)9V 3A的輸出效率超過(guò)89%，相較于能效標(biāo)準(zhǔn)有4%和2%左右的裕量。

在5V輸出下的效率表現(xiàn)測(cè)試中，可以看到芯朋微30W PD套片方案在115V輸入電壓時(shí)，5V 3A的輸出效率超過(guò)89%，在230V輸入電壓時(shí)5V 3A的輸出效率超過(guò)87%，相較于能效標(biāo)準(zhǔn)有7%和5%左右的裕量。

輸出電壓紋波方面，經(jīng)測(cè)試芯朋微30W PD套片方案各種工況條件下均滿(mǎn)足小于100mV的要求，紋波表現(xiàn)優(yōu)秀。

功率器件電壓應(yīng)力測(cè)試方面，測(cè)試條件為輸入電壓為264Vac交流，輸出規(guī)格20V1.5A。

從應(yīng)力測(cè)試結(jié)果可以看到，PN8165的最高電壓為590V，裕量充足。

從應(yīng)力測(cè)試結(jié)果可以看到，PN8307H的最高電壓為86.8V，裕量充足。

溫升測(cè)試方面，對(duì)芯朋微30W PD套片方案在不同輸入輸出條件下的溫度表現(xiàn)進(jìn)行測(cè)試，下圖中的CH1：PN8165、CH2：BD1、CH3：PN8307H、CH4：AP2080、CH5：T1（磁芯）、CH6：T1（線(xiàn)包）、CH8：環(huán)溫。

在90Vac輸入，20V 1.5A輸出時(shí)，經(jīng)過(guò)1小時(shí)30分鐘測(cè)試，環(huán)境溫度穩(wěn)定在42.8℃，PN8165溫度穩(wěn)定在101.5℃；PN8307H溫度穩(wěn)定在89.9℃；AP2080溫度穩(wěn)定在80.0℃。

在264Vac輸入，20V 1.5A輸出時(shí)，經(jīng)過(guò)3小時(shí)測(cè)試，環(huán)境溫度穩(wěn)定在23.3℃，PN8165溫度穩(wěn)定在102.8℃；PN8307H溫度穩(wěn)定在93.4℃；AP2080溫度穩(wěn)定在79.3℃。

在90Vac輸入，15V 2A輸出時(shí)，經(jīng)過(guò)1小時(shí)測(cè)試，環(huán)境溫度穩(wěn)定在23.4℃，PN8165溫度穩(wěn)定在103.0℃；PN8307H溫度穩(wěn)定在93.7℃；AP2080溫度穩(wěn)定在81.6℃。

在264Vac輸入，15V 2A輸出時(shí)，經(jīng)過(guò)50分鐘測(cè)試，環(huán)境溫度穩(wěn)定在23.0℃，PN8165溫度穩(wěn)定在102.4℃；PN8307H溫度穩(wěn)定在95.9℃；AP2080溫度穩(wěn)定在78.9℃。

在90Vac輸入，12V 2.5A輸出時(shí)，經(jīng)過(guò)10分鐘測(cè)試，環(huán)境溫度穩(wěn)定在23.4℃，PN8165溫度穩(wěn)定在101.3℃；PN8307H溫度穩(wěn)定在95.9℃；AP2080溫度穩(wěn)定在80.5℃。

在264Vac輸入，12V 2.5A輸出時(shí)，經(jīng)過(guò)1小時(shí)測(cè)試，環(huán)境溫度穩(wěn)定在23.5℃，PN8165溫度穩(wěn)定在105.1℃；PN8307H溫度穩(wěn)定在100.5℃；AP2080溫度穩(wěn)定在79.9℃。

在90Vac輸入，9V 3A輸出時(shí)，經(jīng)過(guò)1小時(shí)測(cè)試，環(huán)境溫度穩(wěn)定在23.1℃，PN8165溫度穩(wěn)定在97.4℃；PN8307H溫度穩(wěn)定在97.1℃；AP2080溫度穩(wěn)定在78.0℃。

在264Vac輸入，9V 3A輸出時(shí)，經(jīng)過(guò)50分鐘測(cè)試，環(huán)境溫度穩(wěn)定在23.0℃，PN8165溫度穩(wěn)定在103.0℃；PN8307H溫度穩(wěn)定在101.8℃；AP2080溫度穩(wěn)定在78.2℃。

EMC測(cè)試方面，芯朋微30W PD套片方案的EMI傳導(dǎo)、輻射滿(mǎn)足EN55032 Class B標(biāo)準(zhǔn)要求，裕量均大于6dB；ESD滿(mǎn)足IEC61000-4-2，8kV/15kV等級(jí)要求；EFT滿(mǎn)足IEC 61000-4-4: 2004，4kV等級(jí)要求；Surge滿(mǎn)足IEC 61000-4-5:2005，2kV等級(jí)要求；交流絕緣滿(mǎn)足3.75kVac要求。

充電頭網(wǎng)總結(jié)

當(dāng)20W爆款方案PN8161+PN8307已獲得巨大成功的情況下，下一代產(chǎn)品如何才能更進(jìn)一步？芯朋微用黃金搭檔PN8165+PN8307H給出了答案，搭配業(yè)內(nèi)高精簡(jiǎn)度的SOT23-3 Boost芯片AP2080，不僅使20W PN8161+PN8307方案的眾多優(yōu)點(diǎn)得到保留，而且還實(shí)現(xiàn)與20W爆款方案的全兼容，幫助電源工程師朋友實(shí)現(xiàn)從20W到30W的無(wú)縫升級(jí)。