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支援3.3-19.2V輸出,英諾賽科150W低壓氮化镓應用方案首發

氮化镓功率器件的推出,首先應用在快充充電器上。氮化镓快速開關的優勢,提高了充電器的開關頻率,減小變壓器體積,并降低器件的散熱需求,進而顯著縮小了充電器的體積,使充電器具備更大的輸出功率,更多的輸出接口,深受消費者的喜愛。

英諾賽科在推出高壓GaN器件并獲得廣泛應用以後,瞄準低壓市場發力,推出了INN040W040A低壓氮化镓器件,其具有40V耐壓,導阻僅為4mΩ,具備氮化镓無反向恢複的優勢,栅極電荷僅為同規格矽MOS的二分之一不到,能夠降低控制器驅動壓力,縮短死區時間。并支援更高的開關頻率,減小電路體積并提高轉換效率。

對于車充市場來說,支援百瓦大功率輸出的車充很少,具備65-100W大功率輸出的車充,可以提供等同于裝置原裝快速充電器的理想充電效果。但受限于矽MOS的實體性能,頻率低,損耗大,相關的産品很少,售價也較高。英諾賽科推出的低壓氮化镓器件,可以在車充和筆記本電腦應用中取代傳統矽MOS,在提升轉換效率的同時,提高功率密度,縮小體積,滿足更多需求。

英諾賽科推出了一款使用低壓氮化镓器件的同步升降壓參考設計,其支援12-24V輸入電壓範圍,輸出支援3.3-19.2V,支援150W輸出功率,滿足百瓦大功率車充,筆記本内置充電,大功率快充移動電源應用。氮化镓高頻優勢可以運作在1.2MHz頻率上,減小電感和濾波電容體積,滿足小體積與超薄設計,為産品提供更強的競争力。

英諾賽科150W氮化镓升降壓參考設計解析

支援3.3-19.2V輸出,英諾賽科150W低壓氮化镓應用方案首發

英諾賽科推出的150W氮化镓升降壓參考設計采用南芯SC8886S同步升降壓控制器,驅動四顆英諾賽科INN040W040A組成的H橋,用于同步升降壓電壓轉換。PCB闆中間是一顆2.2μH合金電感,輸入輸出使用多顆0805封裝MLCC進行濾波。

支援3.3-19.2V輸出,英諾賽科150W低壓氮化镓應用方案首發

背面隻有少量阻容分立元件和兩顆二極管。

支援3.3-19.2V輸出,英諾賽科150W低壓氮化镓應用方案首發

參考設計一覽,其中輸入和直流輸出焊接接線柱,電池輸出未使用,頂部焊盤為電壓測試點。

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四顆英諾賽科的氮化镓開關管一字排開組成H橋,晶片邊緣大面積過孔通過PCB輔助散熱。INN040W040A采用CSP封裝,散熱性能好,封裝面積小。

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同步升降壓控制器采用南芯SC8886S,是國内首款支援NVDC的同步升降壓充電晶片,支援5-24V輸入電壓,支援1-4串锂電池充電,充電輸出電流可達8A,支援I2C數字通信。SC8886S内置8路10位ADC,支援詳盡的系統參數采集。

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升降壓電感使用一顆10*10mm尺寸,2.2μH電感。氮化镓低開關損耗的優勢,支援高開關頻率,高開關頻率可以使用小感量的電感,降低電感銅損,提高轉換效率。

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輸入側多顆MLCC并聯濾波。

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輸出側同樣采用多顆MLCC進行濾波。

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用于控制電池的BAT FET,由南芯SC8886S控制。

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I2C接口排針特寫,通過I2C接口配置參數。

英諾賽科150W氮化镓升降壓參考設計測試

支援3.3-19.2V輸出,英諾賽科150W低壓氮化镓應用方案首發

使用24V輸入模拟車充實際使用環境,将參考設計開關頻率設定為600KHz,輸出電壓選擇5、9、12、15、20V五檔PD快充電壓,随着輸出壓差的減小,效率提升。對于20V5A,100W輸出時,轉換效率高達98%,也就是說在參考設計上的功耗僅為2W,大幅簡化大功率車充的散熱設計。

支援3.3-19.2V輸出,英諾賽科150W低壓氮化镓應用方案首發

在12V輸入環境下,對應12V和15V的輸出效率最高,非常适合PPS手機快充。在12V輸入下,對應20V5A輸出的升壓效率仍然達到了97%。氮化镓的應用,對于轉換效率提升非常明顯。

充電頭網總結

目前市面上許多便攜充電裝置的内部設計都十分緊湊,對應的供電器件面積也越來越小。在傳統的矽器件上使用高頻驅動,開關損耗會顯著降低效率,阻礙功率提升。而低壓氮化镓器件的應用,解決了效率下降的難題,并且還可以将頻率進一步提升,使用更小的電感,減小占闆面積。

英諾賽科低壓氮化镓器件不僅能夠在同步升降壓中應用,邏輯電壓驅動的栅極,還可以用于同步升壓,同步降壓及锂電池保護應用等。在開關電路中充分發揮氮化镓導阻低,開關速度快的優勢,提高頻率降低損耗,提供更高效,更具有競争力的終端解決方案,支援更加個性化的設計,同時也為碳中和、碳減排做出貢獻。

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