前言

本期方案解析帶來(lái)的是港晟電子推出的一款140W PD3.1氮化鎵充電器方案，這款充電器采用英飛凌XDPS2221自適應(yīng)PFC+混合反激二合一控制器，搭配使用氮化鎵半橋器件，非常適合單口PD快充寬電壓輸出應(yīng)用。

這款氮化鎵充電器方案支持100-240Vac寬電壓輸入，支持140W PD3.1快充輸出，支持3.3-21V5A PPS快充輸出，還支持33W UFCS融合快充，具有良好的快充兼容性。下面充電頭網(wǎng)就帶來(lái)港晟電子這款140W氮化鎵充電器方案的解析，一起看看內(nèi)部的方案和用料。

港晟電子140W氮化鎵充電器方案外觀

基于港晟電子PD3.1 140W氮化鎵快充方案設(shè)計(jì)的這一款充電器，機(jī)身采用PC阻燃材質(zhì)外殼，表面磨砂抗指紋。作為樣品，機(jī)身外殼整體沒(méi)有印有任何信息。

設(shè)計(jì)上為充電器配置可折疊美規(guī)插腳，符合主流需求，方便用戶(hù)攜帶外出。

實(shí)測(cè)充電器機(jī)身高度為68.28mm。

寬度為67.84mm。

厚度為30.67mm。

另外測(cè)得充電器重量約為227g。

PDO報(bào)文顯示USB-C口具備5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V5A、28V5A六組固定電壓檔位，以及3.3-21V5A一組PPS電壓檔位。

測(cè)得UFCS融合快充具備3.3-5.5V3A、5.5-11V3A兩組電壓檔位。

港晟電子140W氮化鎵充電器方案測(cè)試

EN55032 CLASS B 傳導(dǎo)測(cè)試符合標(biāo)準(zhǔn)，并且具有較大的裕量。

EN55032 CLASS B 輻射測(cè)試同樣符合標(biāo)準(zhǔn)，并且具有較大的裕量。

港晟電子140W氮化鎵充電器方案解析

對(duì)港晟電子這款PD3.1氮化鎵充電器方案有了基本了解后，下面就進(jìn)行拆解，解析內(nèi)部的方案設(shè)計(jì)。

首先沿殼體接縫拆開(kāi)充電器外殼，折疊插腳通過(guò)導(dǎo)線焊接連接。

PCBA模塊正面設(shè)有散熱片。

在PCBA模塊背面也設(shè)有散熱片。

散熱片粘貼導(dǎo)熱墊，為PCBA模塊背面元件散熱。

測(cè)得PCBA模塊重量約為185.5g。

使用游標(biāo)卡尺測(cè)得PCBA模塊長(zhǎng)度約為64.9mm。

PCBA模塊寬度約為62.7mm。

PCBA模塊厚度約為26.1mm。

拆下PCBA模塊正反面的散熱片，其中正面的散熱片通過(guò)焊接固定，變壓器等元件涂膠散熱。

PCBA模塊正面一覽，左側(cè)焊接保險(xiǎn)絲，壓敏電阻，共模電感，左上角焊接安規(guī)X2電容和整流橋。右側(cè)焊接濾波電感和濾波電容，右側(cè)焊接PFC升壓電感，右上角焊接輸出濾波電容和USB-C母座小板，下方左側(cè)焊接高壓濾波電容，諧振電容和變壓器。

PCBA模塊背面焊接PFC+HFB二合一控制器，PFC開(kāi)關(guān)管，PFC整流管，氮化鎵半橋芯片，右側(cè)焊接同步整流控制器和同步整流管，初次級(jí)之間焊接一款反饋光耦。

整流橋來(lái)自沃爾德，型號(hào)RBU1506L，規(guī)格為15A600V，具有低溫升和低高度優(yōu)勢(shì)。

充電器主控芯片采用英飛凌XDPS2221，將PFC控制器和HFB控制器封裝在一起，在節(jié)省占板面積的同時(shí)，帶來(lái)了顯著的性能提升。英飛凌XDPS2221內(nèi)部集成了三個(gè)柵極驅(qū)動(dòng)器，用于PFC驅(qū)動(dòng)和半橋開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)。芯片內(nèi)部集成無(wú)磁芯變壓器驅(qū)動(dòng)，具有高耐壓和強(qiáng)大的抗干擾能力，顯著提升產(chǎn)品的可靠性。同時(shí)驅(qū)動(dòng)電流和電流斜率均可調(diào)節(jié)，方便優(yōu)化EMI特性。

英飛凌XDPS2221可以靈活的搭配MOSFET和GaN使用，芯片內(nèi)置高壓驅(qū)動(dòng)器，電路非常簡(jiǎn)潔，有效減少零件數(shù)量并降低成本。相比直接驅(qū)動(dòng)MOSFET來(lái)說(shuō)，只需增添驅(qū)動(dòng)電路的鉗位電路，即可直接使用GaN器件。

PFC開(kāi)關(guān)管來(lái)自英飛凌，型號(hào)GS-065-011-1-L，是一顆耐壓650V的增強(qiáng)型氮化鎵開(kāi)關(guān)管，導(dǎo)阻150mΩ，采用5*6mm PDFN封裝。

PFC升壓電感采用膠帶嚴(yán)密纏繞絕緣。

PFC整流管來(lái)自中瑞宏芯半導(dǎo)體，型號(hào)為HX1D06065R，是一顆650V耐壓，150℃連續(xù)正向電流6A的碳化硅二極管，采用DFN5*6封裝，超薄封裝節(jié)省體積，適用于高功率密度的大功率氮化鎵快充應(yīng)用。

中瑞宏芯半導(dǎo)體HX1D06065R核心參數(shù)表如圖。

半橋氮化鎵芯片來(lái)自英飛凌，型號(hào)IGI60F1414A，內(nèi)部集成兩顆140mΩ導(dǎo)阻，耐壓600V的氮化鎵開(kāi)關(guān)管，以半橋形式連接，并具備獨(dú)立的隔離驅(qū)動(dòng)器，大大節(jié)省PCB占板面積。IGI60F1414A1L支持400W半橋應(yīng)用，內(nèi)置驅(qū)動(dòng)的氮化鎵器件極大程度的簡(jiǎn)化了驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)，并可針對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行特性?xún)?yōu)化。

變壓器嚴(yán)密纏繞膠帶絕緣。

兆龍CT1019光耦用于輸出電壓反饋調(diào)節(jié)。

同步整流控制器來(lái)自恩智浦，型號(hào)TEA2093，支持非對(duì)稱(chēng)反激和反激應(yīng)用，內(nèi)置自適應(yīng)柵極驅(qū)動(dòng)。

同步整流管來(lái)自華潤(rùn)微，型號(hào)CRSM038N10N4，NMOS，耐壓100V，導(dǎo)阻3mΩ，采用DFN5*6封裝。

協(xié)議小板正面焊接一顆協(xié)議芯片。

背面焊接VBUS開(kāi)關(guān)管。

輸出VBUS開(kāi)關(guān)管來(lái)自美浦森，型號(hào)SLN30N03T，NMOS，耐壓30V，導(dǎo)阻6mΩ，采用DFN3*3封裝。

充電頭網(wǎng)總結(jié)

最后附上港晟電子140W氮化鎵充電器核心器件清單，方便大家查閱。

充電頭網(wǎng)通過(guò)解析發(fā)現(xiàn)，港晟電子140W氮化鎵充電器內(nèi)部PCBA模塊包裹鋁合金散熱片，內(nèi)部設(shè)有導(dǎo)熱墊，并涂有導(dǎo)熱膠加強(qiáng)散熱。充電器內(nèi)部電源方案來(lái)自英飛凌，采用XDPS2221 PFC+HFB二合一控制器。

PFC開(kāi)關(guān)管、氮化鎵半橋分別采用英飛凌GS-065-011-1-L和IGI60F1414A1L，PFC整流管采用中瑞宏芯HX1D06065R碳化硅二極管。同步整流控制器采用恩智浦TEA2093，搭配華潤(rùn)微CRSM038N10N4同步整流管。協(xié)議芯片采用英集芯IP2756。方案采用混合反激提升轉(zhuǎn)換效率，協(xié)議支持全面。

對(duì)深圳市港晟電子有限公司的電源方案感興趣的，可聯(lián)系李經(jīng)理進(jìn)行進(jìn)一步了解以及洽談合作。