2022-01-10
百瓦快充是未来的普及趋势，随着笔记本和手机等大功率设备的普及，已经有多款支持100W以及更大功率的充电器推出，满足消费者的快充需求。之前的100W或者更大功率的快充多采用LLC架构配合同步降压，成本较高，导致产品售价也较高，压制了市场需求。
必易微推出了一款高性价比的120W氮化镓快充电源方案，采用临界模式升压PFC+准谐振反激+同步整流的拓扑架构，支持宽范围电压输出，无需使用二次降压电路。相比LLC架构节省了隔离驱动器以及一颗氮化镓开关管的成本，并且支持宽电压输出，节省了二次降压电路的成本，是一款高性能高性价比的大功率快充解决方案。
并且伴随着近年来显示器支持PD快充输出，为笔记本实现一线通，必易微高性价比的解决方案还可为显示器提供更高功率的快充。100W PD输出满足大功率笔记本充电及使用需求，释放性能枷锁，提升产品卖点。
一、必易微120W氮化镓快充电源参考设计外观
必易微120W氮化镓快充方案采用PFC+反激的架构，支持宽电压输出，电路相比LLC方案明显简化，具有明显的成本优势。
必易微120W氮化镓电源参考设计采用两块小板焊接输入端EMI滤波电路和USB-C输出小板，提高整体空间利用率。
参考设计从左到右依次是输入滤波电路，PFC升压电感，高压滤波电容，反激变压器和输出滤波电容，布局清晰明了。
背面从左到右依次是同步整流，反激控制器和氮化镓功率芯片，碳化硅二极管，PFC开关管和PFC控制器。最右侧是整流桥，在正面还有一颗，使用两颗均摊发热。
使用游标卡尺测得电源参考设计长度为65.38mm。
宽度为48.54mm。
高度为25mm，根据实测尺寸计算功率密度为1.51W/cm³。
与苹果140W氮化镓电源对比，大约是苹果的1/2体积。
测得重量约为113.6g。
二、必易微120W氮化镓快充电源参考设计解析
通过上面的尺寸测量以及尺寸对比，大家对这款120W的电源方案已经有了大概的了解。在120W功率段使用反激能够有效简化充电器设计并降低整体成本，进一步加快大功率充电器和用电设备生态建设。
输入端小板焊接了保险丝，X电容，共模电感等器件，充分利用空间。左侧还预留了折叠插脚的位置，可用于便携式充电器设计。
PFC升压电感，左侧为滤波薄膜电容，右侧是PFC输出滤波电容，来自永铭，KCX系列，耐压400V，容量27μF，四颗并联。
反激变压器特写，采用绝缘胶带缠绕，变压器次级采用利兹线，降低高频损耗。
输出滤波电容采用两颗永铭NPX系列固态电容，耐压25V，820μF容量，两颗并联。
输入端采用两颗整流桥均分发热，整流桥来自沃尔德，型号WRLSB80M，额定电流8A，耐压1000V。
PFC升压控制器来自必易微，型号KP2801，采用临界模式运行，支持单绕组电感，无需辅助绕组。芯片内置高压启动电路，启动时间小于0.2秒。
KP2801内部集成消磁信号检测技术，无需使用辅助绕组进行消磁检测，可降低系统成本。内部集成丰富全面的保护功能，确保稳定正常运行，SOP-8封装降低了空间占用，适合小体积紧凑的电源应用。
PFC整流管采用创能动力 ACD06PS065N，是一颗耐压650V，6A的碳化硅二极管，采用DFN5*6封装。
PFC开关管为英飞凌IPL60R185P7，CoolMOS P7系列，耐压650V，导阻185mΩ。
反激控制器来自必易微，型号KP2202，是一颗高集成度的反激控制器，集成高压启动和X电容放电功能，工作频率最高可达500kHz，支持10-112V供电范围。
KP2202具有500kHz、300kHz和140kHz三档工作频率可调，集成输入过压保护和欠压保护，集成抖频功能以优化EMI性能，芯片支持绿色节能模式和打嗝模式运行，降低待机功耗。
KP2202还集成了全面的保护功能，包括供电过压/欠压保护、输出过压保护、输入过压/欠压保护，片内和外置过热保护、逐周期电流限制等多种保护功能。
氮化镓功率芯片采用纳微NV6125，这是一颗集成氮化镓驱动器和氮化镓开关管的氮化镓功率芯片，采用6*8mm 散热增强的QFN封装，内置650V耐压，175mΩ导阻的氮化镓开关管，瞬态耐压可达800V。
两颗贴片Y电容来自特锐祥。
同步整流控制器为KP4060，采用SOT23-6封装，节省空间。KP4060支持600kHz开关频率，满足KP2202 500kHz高频开关应用。
KP4060支持DCM、BCM、CCM、QR工作模式和有源钳位 Flyback 拓扑，支持600kHz工作频率，集成高压检测电路和高压供电电路，集成智能双路LDO，无需辅助绕组供电，支持输出短路SR工作。
KP4060支持宽范围输出电压应用（0~20V），特别适用于支持QC、PD等协议的快充领域。并且支持高侧或低侧配置。<30ns 开通和关断延时，Gate驱动有源钳位技术，防止寄生耦合导致的误开通，具有专利的智能电流过零关断和智能开通检测技术防止误开通，确保安全使用。
同步整流管来自捷捷微，型号JMSH1207AG，耐压120V，导阻5.6mΩ，采用DFN5*6封装。
USB-C协议芯片采用慧能泰HUSB350，通过了USB PD3.0和PPS认证，用于输出电压控制。
PC817光耦用于输出电压反馈。
必易微目前已推出多款完整的氮化镓快充解决方案，包括大功率应用的KP2801 PFC控制器、可直驱氮化镓开关管的KP2206/2202、合封氮化镓芯片KP22064/22066以及高频同步整流控制器KP4060。
充电头网总结
必易微120W氮化镓快充方案使用了KP2801 PFC控制器，KP2202 QR反激控制器和KP4060同步整流控制器组成。使用反激拓扑可以进行宽电压输出，相比LLC方案更加灵活，无需二次降压电路，降低成本，并提升性价比。
这款快充方案的控制器全部由必易微提供，实现了国产厂商大功率氮化镓快充全面国产自主化的成功。反激拓扑相比LLC+二次降压的方案，不仅性能上接近，还具有显著的成本优势，是高效氮化镓电源的有力竞争者。
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