前言

在快充技術(shù)飛速發(fā)展的今天，全新USB PD3.1標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布將USB-C快充功率提升到了240W這個(gè)全新高度，為高功率充電帶來(lái)了新的可能性。240W快充的普及將不僅僅局限于消費(fèi)電子領(lǐng)域，它還將推動(dòng)工業(yè)、醫(yī)療、交通等多個(gè)行業(yè)的發(fā)展。

近期充電頭網(wǎng)拿到了泰高技術(shù)的一款重磅DEMO，它基于PFC+AHB+SR電源架構(gòu)設(shè)計(jì)，使用了立锜科技RT7333+RT7795+RT7220E+RT7209全套電源方案。不僅如此，核心功率器件——PFC開(kāi)關(guān)管和AHB半橋開(kāi)關(guān)管，均采用了泰高技術(shù)領(lǐng)先的氮化鎵器件，進(jìn)一步提升了效率和功率密度。

更令人振奮的是，它配備了USB-C接口，并真正意義上支持PD3.1 240W快充，成為業(yè)界首發(fā)的240W快充解決方案！這款DEMO的誕生，不僅標(biāo)志著快充技術(shù)邁入了全新的高功率時(shí)代，也為未來(lái)的應(yīng)用場(chǎng)景打開(kāi)了無(wú)限可能。下面就隨小編來(lái)詳細(xì)了解下。

泰高技術(shù)240W氮化鎵電源DEMO外觀

泰高技術(shù)這款DEMO是經(jīng)典電源適配器樣式設(shè)計(jì)，主板正面設(shè)有延時(shí)保險(xiǎn)絲、整流橋、PFC升壓電感、變壓器、濾波電容等器件。此外留有富余的空間，以方便后期加裝散熱片和填充導(dǎo)熱膠輔助散熱。

主板背面設(shè)有立锜科技電源方案的核心器件以及泰高技術(shù)的TG65090S、TG65180S兩款氮化鎵功率器件等。板面干凈整潔，整體工藝水準(zhǔn)好。

實(shí)測(cè)DEMO長(zhǎng)度為134.11mm。

寬度為52.61mm。

厚度為24.14mm。

另外測(cè)得DEMO重量約為191g。

泰高技術(shù)240W氮化鎵電源適配器方案解析

輸入端采用梅花接口母座，可接地設(shè)計(jì)同時(shí)可靠性，同時(shí)也為用戶帶來(lái)更好的使用體驗(yàn)。母座兩側(cè)設(shè)有延時(shí)保險(xiǎn)絲、兩級(jí)共模電感、安規(guī)X電容等器件。

延時(shí)保險(xiǎn)絲來(lái)自華德，規(guī)格為5A250V。

共模電感用于濾除EMI干擾，采用雙線繞制。

安規(guī)X2電容來(lái)自CDSPC成東，規(guī)格為0.68μF。

10D681K壓敏電阻來(lái)自RUILON瑞隆源電子，用于輸入過(guò)壓保護(hù)。

共模電感兩級(jí)設(shè)計(jì)，另一顆為扁平銅帶繞制。

一旁是兩顆整流橋。

另一側(cè)設(shè)有兩顆薄膜濾波電容和濾波電感，濾波電感外套熱縮管絕緣保護(hù)。

MPP薄膜濾波電容來(lái)自KYET科雅電子，規(guī)格為1μF450V。

PFC控制器采用立锜科技RT7333，其支持最高130KHz、180KHz、240KHz和400KHz的工作頻率，為不同功率轉(zhuǎn)換需求提供了更多選擇。同時(shí)，它支持直接驅(qū)動(dòng)GaN或MOS管，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)效率和設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化。

RT7333還支持三種主流的PFC輸出方式，包括高電壓、高低壓分段和Linear Boost Follower，滿足高效能應(yīng)用的需求。這使其非常適合用于對(duì)能效要求較高的設(shè)備，如USB-PD充電器、PC、筆記本電腦適配器、電視和顯示器等。

此外，RT7333提供了單獨(dú)的引腳控制PFC的開(kāi)關(guān)功能，使得設(shè)計(jì)更加靈活便捷。在能效需求更高的USB-PD，PC，NB，TV，Monitor電源中，PFC可以作為單獨(dú)的應(yīng)用，搭配后級(jí)的功率轉(zhuǎn)換器，也可以搭配RICHTEK自家的AHB進(jìn)行配套使用，外圍器件的精簡(jiǎn)，方便客戶設(shè)計(jì)和調(diào)試，實(shí)現(xiàn)高效率。

PFC開(kāi)關(guān)管來(lái)自泰高技術(shù)，型號(hào)TG65090S，這是一款電壓為650V、內(nèi)阻為120m?的增強(qiáng)型GaN HEMT功率器件。其設(shè)計(jì)具有低輸入/輸出電容和低電感QFN封裝，可以實(shí)現(xiàn)高頻率的開(kāi)關(guān)功能。

簡(jiǎn)潔易用的外部接口電路可用于操控該器件，可采用專用的6V GaN驅(qū)動(dòng)器或更傳統(tǒng)的12V驅(qū)動(dòng)器。無(wú)論何種情況下均無(wú)需外部VCC供電。

通過(guò)調(diào)節(jié)門極路徑中的電阻，可以控制開(kāi)關(guān)的上升/下降速率，從而達(dá)到最佳的EMI性能。該器件特別適合于基于GaN的高性能功率應(yīng)用，旨在提升系統(tǒng)性能并降低成本。

PFC升壓電感特寫(xiě)。

PFC整流管來(lái)自Tokmas托克馬斯，型號(hào)CI04S65E3，這是一顆碳化硅二極管，耐壓650V，采用TO-252封裝。

兩顆高壓濾波電解電容采用永銘KCX系列，其工作溫度范圍在-55℃~105℃，3000小時(shí)壽命，并具備抗雷擊、低漏電流（低待機(jī)功耗）、高紋波電流、高頻低阻抗等性能優(yōu)勢(shì)。

兩顆電容規(guī)格均為450V82μF。

第三顆MPP薄膜濾波電容也是來(lái)自科雅電子，規(guī)格為0.68μF450V。

電源主控芯片采用立锜科技RT7795，這是一款專為非對(duì)稱半橋（AHB）轉(zhuǎn)換電源設(shè)計(jì)的PWM控制器芯片，內(nèi)置625V高壓?jiǎn)?dòng)器件，輸出功率可達(dá)300W，支持5-48V輸出電壓，內(nèi)置X電容放電，采用連續(xù)諧振工作模式，可有效地減少次級(jí)側(cè)同步整流器的功耗損失。

RT7795支持130KHz、180KHz、240KHz和300KHz的多種工作頻率，適用于多種功率轉(zhuǎn)換需求。該芯片能夠直接驅(qū)動(dòng)GaN或MOS，并且內(nèi)部集成了High-side Driver電路，使設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)潔。VCC電壓支持寬范圍10V至63V，增強(qiáng)了應(yīng)用的靈活性。此外，RT7795還支持通過(guò)控制引腳實(shí)現(xiàn)PFC的開(kāi)關(guān)功能，進(jìn)一步提升了設(shè)計(jì)的靈活性和效率。

RT7795通過(guò)專利的抖頻方式有效解決潛在的音頻噪聲問(wèn)題，將噪聲的能量和頻率分散。內(nèi)置多種保護(hù)機(jī)制，采用WQFN-24L封裝，適用于大功率氮化鎵快充電源設(shè)計(jì)。

用于AHB半橋的氮化鎵開(kāi)關(guān)管采用泰高技術(shù)TG65180S，這是一顆耐壓650V的增強(qiáng)型氮化鎵功率器件，導(dǎo)阻為240mΩ。器件所有引腳均設(shè)有ESD保護(hù)，開(kāi)關(guān)速度可通過(guò)柵極串聯(lián)的電阻進(jìn)行調(diào)節(jié)，器件具備反向?qū)芰Γ瑹o(wú)反向?qū)〒p耗，具備高頻開(kāi)關(guān)能力。

泰高技術(shù)TG65180S采用低壓絕緣的散熱焊盤(pán)，通過(guò)電流采樣電阻連接，具備更好的散熱性能。支持圖騰柱PFC，半橋/全橋LLC應(yīng)用，手機(jī)快充，筆記本電腦電源，LED照明電源，電機(jī)驅(qū)動(dòng)，服務(wù)器和逆變器應(yīng)用。器件采用5*7*0.8mm QFN封裝，節(jié)省占板面積。

另一顆泰高技術(shù)TG65180S特寫(xiě)。

主控芯片供電電容來(lái)自艾華，規(guī)格為100V10μF。

另一顆來(lái)自紅寶石，規(guī)格為50V22μF。

變壓器特寫(xiě)。

兩顆億光EL 1019光耦特寫(xiě)，用于輸出電壓反饋和保護(hù)功能。

貼片Y電容來(lái)自四川特銳祥科技股份有限公司，具有體積小、重量輕等特色，非常適合應(yīng)用于氮化鎵快充這類高密度電源產(chǎn)品中。料號(hào)為TMY1222M。

特銳祥專注于被動(dòng)元器件的研發(fā)、生產(chǎn)及銷售，注冊(cè)資本1億元。旗下產(chǎn)品包括：貼片式Y(jié)電容、插件式Y(jié)電容，貼片式中高壓直流電容、以及貼片式NTC。TRX將致力于陶瓷材料的研究，以拓展更多品類的應(yīng)用，為客戶提供更多的解決方案。

充電頭網(wǎng)了解到，特銳祥貼片Y電容除了被倍思高通QC5認(rèn)證100Ｗ氮化鎵快充、麥多多100W氮化鎵、OPPO 65W超級(jí)閃充氮化鎵充電器、聯(lián)想90W氮化鎵快充、努比亞65W氮化鎵充電器、倍思120W氮化鎵+碳化硅PD快充充電器等數(shù)十款大功率充電器使用外，也可應(yīng)用于海陸通、第一衛(wèi)、貝爾金等品牌20W迷你快充上，性能獲得客戶一致認(rèn)可。

立锜科技RT7220E是一款用于非對(duì)稱半橋（AHB）轉(zhuǎn)換器的同步整流控制器，支持CRM/CSM/BM工作模式。RT7220E通過(guò)檢測(cè)MOSFET的漏極電壓來(lái)控制SR柵極的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。此功能旨在最小化關(guān)斷死區(qū)時(shí)間，并通過(guò)SR柵極脈沖傳遞正弦波能量，從而提升整體效率。

RT7220E支持5-48V寬輸出電壓范圍，并內(nèi)置高壓低壓差線性穩(wěn)壓器，專門用于在低輸出電壓時(shí)為MOSFET柵極驅(qū)動(dòng)器供電。當(dāng)RT7220E與非對(duì)稱半橋控制器RT7795配合使用時(shí)，可以啟用雙脈沖功能，以優(yōu)化重載/低輸出電壓條件下的效率。

此外，RT7220E在輕載條件下提供綠色模式操作，將工作電流降低至160μA以下。器件的推薦結(jié)溫范圍為-40°C至125°C，環(huán)境溫度范圍為-40°C至105°C。

兩顆同步整流管來(lái)自芯控源，型號(hào)AGM042N10A，這是一顆100V耐壓的NMOS，導(dǎo)阻4.2mΩ，采用PDFN5*6封裝。

三顆輸出濾波固態(tài)電容來(lái)自NJcon永立，規(guī)格均為63V470μF。

一顆來(lái)自紅寶石的小電容，規(guī)格為50V22μF。

協(xié)議芯片采用立锜科技RT7209，這是一款高集成度的可編程控制器，內(nèi)部集成了反饋補(bǔ)償電路和 V5（用于內(nèi)部MCU的穩(wěn)壓電壓），具備3-55V的寬輸出電壓范圍，非常適合USB-PD和可編程電源應(yīng)用。在整個(gè)電壓范圍內(nèi)，RT7209能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的電壓和電流控制。

該芯片通過(guò)內(nèi)置的CV/CC環(huán)路，并通過(guò)軟件設(shè)定，確保3-55V的電壓范圍內(nèi)環(huán)路穩(wěn)定性，有效解決了傳統(tǒng)RC環(huán)路在寬電壓應(yīng)用中難以保持穩(wěn)定性的問(wèn)題。

RT7209支持USB PD3.1 SPR和EPR 48V規(guī)格。內(nèi)置MCU，能夠支持標(biāo)準(zhǔn)USB PD協(xié)議、UFCS以及私有協(xié)議。該控制器專為離線式AC-DC轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)，旨在實(shí)現(xiàn)高功率密度的快速充電系統(tǒng)。內(nèi)置的反饋補(bǔ)償電路不僅減少了外部元件數(shù)量，還提升了系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)性能。出于安全考慮，RT7209 提供了全面的保護(hù)功能。

器件的推薦結(jié)溫范圍為-40°C至125°C，環(huán)境溫度范圍為-40°C至105°C。RT7209還具備N-MOS輸出驅(qū)動(dòng)功能，增強(qiáng)了其在功率管理中的靈活性。

輸出VBUS開(kāi)關(guān)管來(lái)自芯控源，型號(hào)AGM6035A，這是一顆60V耐壓的NMOS，導(dǎo)阻2.4mΩ，采用PDFN5*6封裝。

USB-C接口母座特寫(xiě)。

充電頭網(wǎng)總結(jié)

最后附上泰高技術(shù)240W氮化鎵電源適配器DEMO的核心器件清單，方便大家查閱。

泰高技術(shù)的這款氮化鎵電源適配器是業(yè)界首款支持PD3.1 240W快充的氮化鎵解決方案，標(biāo)志著快充技術(shù)正式邁入高功率時(shí)代。它采用PFC+AHB+SR電源架構(gòu)，結(jié)合立锜科技的全套控制器方案和泰高技術(shù)的TG65090S、TG65180S氮化鎵功率器件，實(shí)現(xiàn)了高效率、高功率密度和高可靠性。

立锜科技的控制器方案通過(guò)高集成度和全面的保護(hù)功能，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)并提升了性能；泰高技術(shù)的氮化鎵器件則通過(guò)低損耗和高頻開(kāi)關(guān)特性，進(jìn)一步優(yōu)化了效率和散熱表現(xiàn)。

這款電源的推出不僅突破了現(xiàn)有快充功率瓶頸，還為高性能筆記本電腦、電競(jìng)設(shè)備、工業(yè)工具、醫(yī)療設(shè)備等提供了全新的充電解決方案。未來(lái)，隨著氮化鎵技術(shù)的成熟和快充標(biāo)準(zhǔn)的推廣，這套240W快充解決方案有望在更多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，為高功率設(shè)備的便攜化和高效化開(kāi)辟新的可能性。