關(guān)于美商產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)：
1、可以支持高達(dá)500kHz的開關(guān)頻率
相比于coolmosfet，氮化鎵真正的優(yōu)勢(shì)在于高頻特性，當(dāng)下快充電源的開關(guān)頻率還集中在200kHz以下，若要進(jìn)一步提高功率密度體現(xiàn)產(chǎn)品差異，一顆可支持高頻應(yīng)用（>200kHz）的驅(qū)動(dòng)控制器成為必須。
2、集成了高壓?jiǎn)?dòng)電路、X電容放電和輸入欠壓保護(hù)
低待機(jī)在高端的快充電源中始終是一項(xiàng)重要指標(biāo)，特別是在多口應(yīng)用系統(tǒng)電路較為復(fù)雜的情況下，高壓?jiǎn)?dòng)電路不僅可以實(shí)現(xiàn)即插即用，還可以通過X電容放電節(jié)省約20mW損耗，再輔以輸入欠壓保護(hù)功能，就可以設(shè)計(jì)出一款高品質(zhì)快充電源。
3、具備谷底鎖定功能、工作無(wú)噪音
準(zhǔn)諧振控制的目的在于降低開關(guān)損耗提高效率，這一點(diǎn)在高頻應(yīng)用中尤為重要，但行業(yè)中普通的準(zhǔn)諧振控制會(huì)由于開通谷底不同引入噪音問題、高低壓頻率不同引入過流點(diǎn)精度差問題以及開關(guān)頻率集中引入傳導(dǎo)EMC差的問題。后兩個(gè)問題通過系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以優(yōu)化和解決，但噪音問題優(yōu)化相對(duì)困難且容易被用戶發(fā)覺，所以通過芯片控制策略進(jìn)行優(yōu)化最為合理。
4、輕載效率優(yōu)化、待機(jī)可低于30mW
同2點(diǎn)，為了降低空載待機(jī)功耗，需對(duì)芯片的環(huán)路控制參數(shù)以及靜態(tài)電流進(jìn)行深度優(yōu)化，低于30mW對(duì)于一款快充應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)控制器已屬于較高水平的表現(xiàn)。
關(guān)于美商產(chǎn)品的缺點(diǎn)：
1、芯片VDD耐壓30V，最高可工作至28V
快充電源區(qū)別與普通適配器最大的地方即是輸出電壓范圍寬，根據(jù)PD3.0及PPS的規(guī)范要求，輸出電壓范圍最寬為3.3-21V，故在使用美商產(chǎn)品的時(shí)候就必須使用上圖的外部LDO電路，器件數(shù)量多達(dá)13個(gè)，PCB空間大、系統(tǒng)成本高。
2、過流保護(hù)精度不佳，外部補(bǔ)償電路設(shè)計(jì)復(fù)雜
按照非連續(xù)模式下的能量公式：
可知，準(zhǔn)諧振控制的電源工作在相同功率狀態(tài)時(shí)呈現(xiàn)出低壓輸入時(shí)峰值電流高、頻率低的特點(diǎn)（高壓輸入時(shí)特點(diǎn)與此相反），為了實(shí)現(xiàn)不同輸入電壓下系統(tǒng)最大輸出功率相同的目的，美商產(chǎn)品采用了外部ZCD管腳的電阻網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)最大峰值電流的方法，此方法的缺點(diǎn)是補(bǔ)償量是線性變化的，但從能量公式可見峰值電流是指數(shù)變化，故此方法不能得到理想的結(jié)果，且美商產(chǎn)品還需要在ZCD管腳的電阻網(wǎng)絡(luò)中加入一個(gè)二極管，電路結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜的同時(shí)還沒有輸出OVP功能。
下面是在某款量產(chǎn)的電源中測(cè)得的美商產(chǎn)品過流點(diǎn)數(shù)據(jù)，高低壓最大過載點(diǎn)相差45%！這款電源的最高開關(guān)頻率還低于200kHz，如果開關(guān)頻率再提高，其高低壓下的差別會(huì)繼續(xù)變大。
3、驅(qū)動(dòng)電路無(wú)法驅(qū)動(dòng)E-Mode氮化鎵，只能匹配Coolmosfet和cascode結(jié)構(gòu)D-Mode氮化鎵。
增強(qiáng)型E-mode氮化鎵由于具備器件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、更利于高頻應(yīng)用的特點(diǎn)，目前被多數(shù)器件廠商所采用，但這種器件的柵極電壓最高只有7V，在高頻應(yīng)用中這對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的要求變高。目前美商產(chǎn)品驅(qū)動(dòng)電壓最高12V在應(yīng)用時(shí)需外加驅(qū)動(dòng)線路如上圖，器件多成本增加且PCB空間大。
4、抖頻幅值固定，輸出紋波表現(xiàn)不理想
為了優(yōu)化準(zhǔn)諧振控制下的傳導(dǎo)EMC，美商產(chǎn)品采用了以固定頻率和固定幅值抖動(dòng)峰值電流的方法，這樣可使得開關(guān)頻率被分散開以便于通過傳導(dǎo)測(cè)試，但是在低壓輸入時(shí)由于峰值電流抖動(dòng)疊加工頻波動(dòng)，引起輸出電壓紋波偏大，下圖仍為上款量產(chǎn)電源中滿載時(shí)輸出電壓紋波結(jié)果：
美商產(chǎn)品樣機(jī)90Vac 20V輸出滿載紋波
同時(shí)，在輕載時(shí)由于固定的峰值電流抖動(dòng)幅值，同樣會(huì)引起輸出電壓紋波偏大，下圖為對(duì)比專用樣機(jī)，完全相同參數(shù)和測(cè)試條件時(shí)輸出電壓紋波結(jié)果。美商產(chǎn)品抖頻占比較大，KP2202抖頻占比較小，紋波優(yōu)化達(dá)21mV。
美商產(chǎn)品紋波
KP2202紋波
總結(jié)完美商產(chǎn)品的優(yōu)缺點(diǎn)之后，可以用下表來(lái)展示下KP2202SSGA和KP2206SSGA與之對(duì)比情況：
下圖為KP2202SSGA和KP2206SSGA的典型應(yīng)用電路，副邊搭配的高頻率同步整流驅(qū)動(dòng)芯片KP4060為針對(duì)高頻應(yīng)用專門設(shè)計(jì)，最高支持高達(dá)600kHz的開關(guān)頻率。
目前必易微已開發(fā)了多款65W高頻氮化鎵快充參考設(shè)計(jì)，通過了EMC、浪涌、ESD和紋波多項(xiàng)指標(biāo)測(cè)試，效率和待機(jī)也處于行業(yè)較高水平，今天展示其中一款搭配納微半導(dǎo)體氮化鎵器件的小體積65W參考設(shè)計(jì)，此設(shè)計(jì)采用了平面變壓器，下面是性能細(xì)節(jié)展示：
樣機(jī)照片：體積與行業(yè)中的20W快充電源非常接近
必易微65W氮化鎵方案
必易微常規(guī)20W方案
工作波形：穩(wěn)定的谷底導(dǎo)通最高頻率290KHz
230Vac 20V3A
230Vac 20V1.8A
待機(jī)測(cè)試：優(yōu)異的待機(jī)性能<30mW
效率測(cè)試：優(yōu)異的效率表現(xiàn)，滿載效率115Vac 45W輸出接近95%，115Vac65W輸出達(dá)到94.5%，230Vac 65W輸出達(dá)到94.3%。
溫升測(cè)試：密閉環(huán)境箱25℃裸板測(cè)試
110Vac 65W 氮化鎵器件溫度最高92℃ ?230Vac 65W 氮化鎵器件溫度最高104℃。
輸出過流點(diǎn)測(cè)試：最大功率高低壓輸入過流點(diǎn)一致性好，相差13%
輸出電壓紋波：抖頻優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的紋波性能<120mV
傳導(dǎo)測(cè)試：通過且裕量較大滿足量產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。
220Vac(L)-20V/3.25A（左）
220Vac(N)-20V/3.25A（右）
110Vac(L)-20V/3.25A（左）
110Vac(N)-20V/3.25A（右）
通過詳細(xì)對(duì)比美商的產(chǎn)品性能，可以發(fā)現(xiàn)KP2202SSGA和KP2206SSGA作為支持高達(dá)500kHz的單管反激氮化鎵快充驅(qū)動(dòng)控制器，不僅實(shí)現(xiàn)了競(jìng)品的現(xiàn)有性能還針對(duì)其不足之處做了性能升級(jí)，真正解決了卡脖子的問題！
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