快速、高效的充电新境界硅动力PD 65W方案全面解析

  随着移动电子设备的快速普及和电子科技类产品对高功率充电需求的持续不断的增加，PD（Power Delivery）技术成为电源领域的焦点之一。

  充电头网了解到硅动力推出了一款PD65W方案，并有幸获取到这款demo，现对其进行一个基本讲解。

  硅动力PD 65W 方案demo侧面展示，上面的PCB板上集成同步整流控制器芯片SP6520H。

  硅动力PD 65W 方案demo顶面展示，上面集成高频准谐振反激控制器芯片SP9687H，据了解，该方案长48mm，宽28.5mm。

  以上是硅动力的PD 65W 实际电路图，包含功率转换部分和协议部分，主要是采用高频准谐振反激控制器芯片 SP9687H 以及同步整流控制器芯片SP6520H。

  简化外围的合封方案采用SP9687H+SP6520H，内置0.26Ω的增强型氮化镓；简易化设计，芯片外围仅需设置3个电阻，分别是R1输入欠压保护电阻 、R6//R7限流控制电阻、R3输出过压保护电阻；外置OTP功能，可提供周边零件保护。

  效率测试，在20V，65W情况下，平均效率可达93.1%，满载效率在90V情况下，接近93%，115V/230VAC情况下，大于93.1%。还有优化空间。

  DEMO的温升表现，采用单板双面PCB的设计。在环境封闭无外部散热的情况下，芯片在90V工作时，温度控制在100度左右，只需进行简易的散热设计即可推向市场，有效缩减产品研究开发时间。

  在方案底部添加导热硅胶片和散热铜片，可以共同提高整个电子器件系统的散热效果，保证系统在长时间工作中能够维持适当的温度，降低热损耗，来提升系统的性能和稳定性。

  EMI的性能测试，在AC 230V情况下，传导余量大于10dB，辐射余量大于9dB。能轻松的获得这么好的EMI性能表现，主要是通过优化驱动+QR 谷锁+频率抖动优化，这样做才能够简化变压器屏蔽绕组设计和减少EMI滤波元件。

  接下来充电头网将会详细的介绍一下构成这款demo方案的两款主要的芯片SP6520H与SP9687H。

  SP6520H是一颗高性能的开关电源次级侧同步整流控制电路。在低压大电流开关电源应用中，可轻松满足 6 级能效，是理想的超低导通压降整流器件的解决方案。

  SP6520H支持高达500KHz的开关频率应用，可以在一定程度上完成3.3V的稳定输出，并广泛适用于CCM/QR/DCM等开关电源工作模式应用。该器件采用自供电电路，可灵活放置在正端或负端。当放置在正端时，无需额外的辅助绕组。

  SP6520H具备10ns的关断延时以及高达4A的下拉电流，有助于确保系统可靠地工作于CCM模式。其独特的开通和关断机制可以最大化外驱动MOSFET的导通时间，以此来实现更高的转换效率。相较于传统肖特基，这一设计改进可提高2~6%的效率。在静态工作时，SP6520H的工作电流仅为310μA，同时其VS采样管脚具有高达120V的耐压能力。

  SP6520H采用SOT23-5封装，适用于快充电源、多口USB充电器、低压大电流开关电源等领域。

  SP9687H 是一款集成650V GaN 功率器件的高频准谐振反激控制器，内部集成高压启动电路，待机功耗小于 50mW，内置精确初级限流保护，输出电压在PD/PSS调节时可保证恒定的输出限流并满足LPS要求。

  在满载输出时，SP9687H在谷底锁定模式下工作，确保高频下频率变化范围小，来提升效率，实现无噪音工作。当负载减轻时进入无谷底锁定模式，SP9687H进入快速频率折返模式，可减少开关损耗，提高转换效率。当负载进一步减轻时，SP9687H工作在带输出电压补偿的跳频Burst工作模式，采用这种控制模式可在全负载范围内提升电源系统转换效率，从而满足能效要求。

  SP9687H引入了自适应环路补偿增益技术，通过实时调整比例增益，使系统稳定性大幅度的提升，同时内置单段或双段限流保护，可满足单口/多口快充应用，内置4ms开机软启动，可减少潜在的启动问题。

  SP9687H还具备全面的保护功能，包括逐周期过流保护、异常故障过流保护、过载保护、外部过温保护、输出短路保护、初级限流电阻OPEN/SHORT保护、输出过压和VDD过压/欠压保护等，并具有动态驱动能力调整，可降低次级整流管应力。此外，还具备芯片OTP保护和外置NTC提供器件OTP保护。这一设计能够及时响应并应对温度异常，确保系统在高温环境下依然能够稳定运行，为设备的可靠性提供了额外的层级保护。这些保护机制有效地确保了系统在各种工作条件下的稳定性和安全性。

  总体而言，硅动力所推出的PD65W方案表现优异。借助芯片内部控制技术的优化、QR拓扑和锁谷技术的优势，硅动力的氮化镓芯片方案在各个功率段均能实现高效率。该方案具有“三简两高”的显著特点，即外围零件设计简单、EMI设计简便，热设计更简单，同时拥有高效率和高可靠性。

  SP6520H是一款高性能的开关电源次级侧同步整流控制电路，支持高达500KHz的开关频率应用，可实现3.3V稳定输出。相较于传统肖特基，SP6520H的设计改进可提高2~6%的效率，适用于快充电源、USB充电器等领域。

  SP9687H则是一款集成650V GaN功率器件的高频准谐振反激控制器，内部集成高压启动电路，具有小于50mW的待机功耗。它在满载输出时采用谷底锁定模式，确保高频下频率变化范围小，提高了效率，且在负载减轻时能够进入无谷底锁定模式，进一步减少开关损耗。同时具备全面的保护功能，保障了系统在各种工作条件下的稳定性和安全性，是电源系统高效、可靠运行的关键组成部分。返回搜狐，查看更加多