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西安寬禁帶半導(dǎo)體應(yīng)用研究中心近日發(fā)布了60W超小體積 GaN PD適配器DEMO，宣稱該適配器DEMO是目前市面上最小方形結(jié)構(gòu)的PD充電器產(chǎn)品，該產(chǎn)品如果能得到產(chǎn)品化推廣，會(huì)給終端客戶攜帶帶來極大的便利。西安功率器件測(cè)試應(yīng)用中心作為第三方機(jī)構(gòu)，帶大家一起來看看西安寬禁帶半導(dǎo)體應(yīng)用研究中心該款60W PD適配器DEMO性能到底如何。

“西安寬禁帶半導(dǎo)體應(yīng)用研究中心”是坐落于西安環(huán)普高新科技產(chǎn)業(yè)園的一家民營高科技研發(fā)型企業(yè)，該公司致力于新型半導(dǎo)體技術(shù)的應(yīng)用推廣，旨在加速國產(chǎn)SiC、GaN技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)程，推進(jìn)國內(nèi)寬禁帶半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展，讓國產(chǎn)的寬禁帶功率器件快速在電力電子行業(yè)得到普及推廣。從拿到的樣品來看，“西安寬禁帶半導(dǎo)體應(yīng)用研究中心”該款 PD適配器DEMO確實(shí)是目前市場同規(guī)格最小體積的方形結(jié)構(gòu)適配器，DEMO裸板長為43mm,寬同樣也是43mm，厚度僅為21mm，對(duì)其DEMO板上所有物料進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)該板確實(shí)如其宣稱的一樣，整個(gè)DEMO板上從控制器件、功率器件再到阻容器件，所有物料均出自國內(nèi)自主品牌，是一顆真真正正的中國芯產(chǎn)品。該適配器DEMO樣板一共由三塊PCB組合而成，分別是高壓輸入端的EMI電路PCB、低壓輸出協(xié)議PCB、主控及功率板PCB，樣品外觀如下圖所示。 

“西安寬禁帶半導(dǎo)體應(yīng)用研究中心”該款60W GaN PD 適配器的控制芯片來自于西安本土企業(yè)“陜西亞成微電子股份有限公司”。“陜西亞成微電子股份有限公司”是國內(nèi)著名的高功率密度電源芯片供應(yīng)商，其在全球率先發(fā)布了適用于適配器的 GaN 驅(qū)動(dòng)專用芯片RM6801SN，“西安寬禁帶半導(dǎo)體應(yīng)用研究中心”該款PD 適配器DEMO即采用的是亞成微電子的RM6801SN，RM6801SN是一種低成本針對(duì)GaN設(shè)計(jì)的ZVS驅(qū)動(dòng)器，可直接驅(qū)動(dòng)GaN器件，無需外圍驅(qū)動(dòng)電路，整體電路結(jié)構(gòu)簡單。通過輔助繞組實(shí)現(xiàn)的ZVS功能可有效降低功率器件在開通時(shí)的開關(guān)損耗，提升系統(tǒng)效率，相比目前市面上應(yīng)用較多的單一的QR控制模式，有極大優(yōu)勢(shì)。 

RM6801SN主控IC外觀圖

RM6801SN ZVS的實(shí)現(xiàn)方式是通過VCC繞組電容實(shí)現(xiàn)變壓器反向勵(lì)磁，產(chǎn)生負(fù)向電流，實(shí)現(xiàn)主MOS管的結(jié)電容放電，從而實(shí)現(xiàn)ZVS，該方式較英飛凌通過變壓器專門增加一個(gè)繞組的方式實(shí)現(xiàn)ZVS的方式電路更加簡單,不需要增加單獨(dú)的變壓器繞組；較TI的ACF方式實(shí)現(xiàn)ZVS的方式，電路結(jié)構(gòu)大大縮減，成本也較ACT要低的多，因此該芯片非常適合手機(jī)、平板等消費(fèi)類的PD電源使用。

實(shí)現(xiàn)ZVS時(shí)主開關(guān)管VDS波形

該適配器DEMO主功率開關(guān)器件來自國內(nèi)GaN器件龍頭企業(yè)“英諾賽科科技有限公司”，型號(hào)為INN650D02，INN650D02是一顆經(jīng)過市場驗(yàn)證的可靠性極高的GaN器件，內(nèi)阻僅為200mΩ，其封裝為DFN8*8，是英諾賽科針對(duì)PD市場推出的GaN器件。該器件同時(shí)還在努比亞65W USB PD氘鋒氮化鎵快速充電器、飛頻65W USB PD氮化鎵充電器、魅族65W氮化鎵充電器、ROCK 65W 2C1A氮化鎵快充充電器等多款PD產(chǎn)品采用。

主功率開關(guān)外觀圖

協(xié)議IC采用國內(nèi)高性能模擬和混合集成電路供應(yīng)商“深圳慧能泰半導(dǎo)體科技有限公司”  的HUSB350，HUSB350通過了PD3.0 PPS認(rèn)證，支持USB3.0和USBType-C1.2標(biāo)準(zhǔn)，內(nèi)部集成了恒壓補(bǔ)償環(huán)路和橫流補(bǔ)償環(huán)路，適用于1C,1C+1A，2C，2C+1A，1C+2A等多種結(jié)構(gòu)，本次DEMO輸出為1C口，從協(xié)議測(cè)試結(jié)果可以看出，該DEMO支持PD3.0、APPLE 5V 2.4A、BC1.2 DCP 5V 1.5A、QC2.0 5V 9V 12V、SAMSUNG AFC 9V、HUAWEI FCP 5V 9V等協(xié)議，可對(duì)支持相關(guān)協(xié)議的所有手機(jī)及平板電腦進(jìn)行充電。 

協(xié)議測(cè)試

該適配器DEMO板上的同步整流MOSFET采用了“西安芯派電子科技有限公司”的 SW069R10VS， SW069R10VS是一顆SGT 工藝的低壓MOSFET ，其內(nèi)阻為7.1mΩ，耐壓為100V，開關(guān)損耗小，導(dǎo)通內(nèi)阻低，可以有效的提升PD適配器的效率，是芯派科技專門針對(duì)PD方向應(yīng)用推出的一顆SGT低壓MOSFET，其規(guī)格參數(shù)入下圖所示。

同步整流MOSFET外觀圖

在協(xié)議輸出端口，同樣使用了“西安芯派電子科技有限公司”一顆P-MOS，型號(hào)為SW15P03，其內(nèi)阻為10mΩ，該顆MOS在PD市場也得到廣泛的應(yīng)用，其規(guī)格參數(shù)如下圖所示。

協(xié)議開關(guān)SW15P03外觀圖

通過對(duì)該DEMO板的測(cè)試，發(fā)現(xiàn)其滿載最優(yōu)效率點(diǎn)出現(xiàn)在230V輸入，20V滿載輸出時(shí)，其最優(yōu)效率為94%。滿載最差效率點(diǎn)出現(xiàn)在264V輸入，5V滿載輸出時(shí)，效率為89.3%。整個(gè)適配器在全電壓輸入、全負(fù)載輸出段效率一致性較高，綜合性能極優(yōu)。

最優(yōu)效率點(diǎn)測(cè)試

通過對(duì)”西安寬禁帶半導(dǎo)體應(yīng)用研究中心“該款 60W GaN 單C口 PD DEMO的測(cè)試發(fā)現(xiàn)，該被測(cè)DEMO綜合性能較優(yōu)，體積極小，后期該DEMO如進(jìn)行商業(yè)化推廣后，可大大降低了消費(fèi)者PD快充的體積，提升快充效率，節(jié)約電能，使終端客戶獲得極佳的應(yīng)用體驗(yàn)，對(duì)于該產(chǎn)品的市場化我們翹楚以盼。