摘要:近年来,USB PD3.1 标准的大规模落地与应用带动了 100W 以上多口快充的加速普及,旗舰手机、轻薄本与掌机等多设备并行充电的需求不断上升,这也让充电器在功率密度、多接口适配、协议兼容、人机交互上疯狂内卷,力求争取进一步的市场份额。
近年来,USB PD3.1 标准的大规模落地与应用带动了 100W 以上多口快充的加速普及,旗舰手机、轻薄本与掌机等多设备并行充电的需求不断上升,这也让充电器在功率密度、多接口适配、协议兼容、人机交互上疯狂内卷,力求争取进一步的市场份额。
智融科技近期全新推出了一款 PD3.1 140W 数显快充方案,单机集成 3×USB-C + 1×USB-A 四个接口,支持折叠插脚便携收纳,并配备 TFT 数显屏以实时呈现各端口功率与运行状态,便于用户直观掌握充电过程。该方案采用可直驱氮化镓的高性能反激式电流模式 PWM 控制器 SW1108,PFC控制器SW1301,搭配三颗 SW3566H 快充协议芯片以及同步整流控制器 SW1608,实现了1.32 W/cm³的超高功率密度,可助力大功率TFT屏充电器快速转产,接下来充电头网将详细介绍一下这款方案。
智融科技 3C1A PD3.1 140W 数显快充方案充电器配备有3C1A四个快充接口,插脚可折叠,方便收纳。该方案配备了TFT数显屏,可实时显示各接口功率,方便用户把握充电状态。
将外壳拆开,看看内部PCBA模块的构造。
该方案正面一栏,上面焊接有变压器、输入滤波电容、保险丝、滤波电感、薄膜电容等元器件。
该方案PCB板底面一览,其上附有英诺赛科氮化镓开关管、同步整流芯片、特锐祥贴片Y电容、光耦
该方案采用3C1A的接口配置。
在方案的侧面,侧面集成了一个TFT数显屏幕,旁边还设有触摸弹簧,用于跟数显屏幕进行交互。
可以显示实时充电功率、温度等信息。
TFT数显屏幕可实时显示充电功率。
实测数据跟POWER-Z KM003C功率表测出数据基本一致。
也可实时显示各个接口的充电功率。
充电头网实测该方案长度为66.74mm。
宽度约为62.02mm。
厚度约为25.62mm。
计算得出智融科技这款140W快充方案功率密度约为1.32 W/cm³。
重量约为156.1g。
使用ChargerLAB POWER-Z KM003C测得 USB-C1 口支持PD3.1 140W EPR、UFCS 33W、QC3.0、FCP、SCP、TFCP、DCP、Apple 2.4A等快充协议,兼容性非常优秀。
PDO报文方面, USB-C1 端口具备 5V/3A、9V/3A、12V/3A、15V/3A、20V/5A 五组固定电压档位,和5-21V/5A 和一组PPS电压档位,补充电压档位 28V5A,并支持15-28V 140W PD3.1 SPR AVS快充档位。
UFCS快充具备 5.5-11V3A 一组电压档位。
USB-C2 接口数据跟 USB-C1 接口数据相同,不再重复赘述。
使用ChargerLAB POWER-Z KM003C测得 USB-C3 口支持 UFCS 33W、QC3.0、FCP、SCP、AFC、TFCP、DCP、Apple 2.4A等快充协议。
USB-A口支持 UFCS 33W、QC3.0、FCP、SCP、AFC、DCP、Apple 2.4A等快充协议。
测试数据接下来为该方案的一些测试数据。
该方案在通过EMC测试的基础上,90V输入下,ACDC部分效率高达93.88%,230V输入下高达93.29%,峰值效率在264V输入下,高达95.52%。由于采用PFC+QR的谷底锁定技术,可实现与AHB媲美的高效率,更加可靠稳定,同时比AHB拥有更好的成本。
效率 ACDC
EMI测试
230V输入 Vertical 3m C1+C2+C3:20V3.25A+15V3A+9V3A 输出
230V输入 Horizontal 3m C1+C2+C3:20V3.25A+15V3A+9V3A 输出
120V输入 Vertical 3m C1+C2+C3:20V3.25A+15V3A+9V3A 输出
120V输入 Horizontal 3m C1+C2+C3:20V3.25A+15V3A+9V3A 输出
230V输入 28V5A L 线
230V输入 28V5A N 线
115V输入 28V5A L 线
115V输入 28V5A N 线
充电头网解析了解到,该方案直驱氮化镓开关管的控制器来自智融科技,型号SW1108。
SW1108是一款高性能集成型反激式电流模式PWM控制器,采用集成氮化镓驱动设计,能够提供6V氮化镓驱动能力。芯片具备高压启动功能,支持高达700V的启动电压,同时集成频率抖动功能,能有效降低电磁干扰性能。SW1108内部采用谷底开启技术,能够进一步提高轻载下的效率,并支持PFM模式以实现更高效的负载调整,空载功耗控制在50mW以下。芯片适合应用于适配器、充电器及AC-DC开关电源等领域。
SW1108还具备完善的保护机制,包含输入欠压保护、VDD过压保护以及输出过压保护等功能。此外,它还集成了周期电流限制、过载保护、输出电流过流保护以及芯片温度过高时的过温保护。SW1108采用SOP-8封装,适用于轻量化的电源设计领域,能在高频、低EMI需求的应用领域中展现出强大的性能优势。
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1、效率高达95%的PFC+QR单口/多口140W快充方案解析,基于智融科技氮化镓直驱控制器SW1108设计
SW1301 是一款单相临界模式PFC控制器,支持 CrM 与 DCM 自适应运行,并在轻载自动切入 BURST 工作,将待机损耗进一步压低。器件通过优化的采样与控制算法有效降低 THD、减小输入电流纹波、提升功率因数,配合谷底导通实现低开关损耗,对 GaN 等高频器件亦能良好匹配,兼顾高效率与优异的动态响应,适用于适配器、数字电视与 LED 电源等高效平台。
SW1301 采用 SOT23-6 封装,外围精简、设计成本低,同时提供 20mA–200mA 宽范围驱动能力,便于直接驱动大电流 MOSFET/GaN 器件。芯片内建完备的保护体系,包括输入欠压、输出过压、VCC 欠压锁定、周期限流、异常过流与过温保护等。并对轻载频率与 THD 做了专项优化,确保从待机到满载均具备高效率、低谐波与高可靠性的整机表现。
该方案配备三颗智融 SW3566H 作为协议控制器,分别负责 C1、C2 及 C3+A 端口的协议管理与功率协商。
智融SW3566H是一款高集成度的多快充协议双口充电SOC芯片,支持USB-C和USB-A接口充电,并支持双口独立限流。芯片内部集成了高效率同步降压转换器,支持20V7A和28V5A输出,支持PD3.1/QC/SCP/UFCS等快充协议,支持快充协议定制,最大支持140W输出功率。
SW3566H集成了CC/CV模式,双口管理逻辑和母线电压检测,搭配对应的降压开关管和VBUS开关管即可实现双口降压输出。芯片内置的降压转换器工作频率为180KHz,支持PWM和PFM工作模式。输出电流,线损补偿等保护阈值均可通过I2C接口进行设定,内置的ADC可实现输入输出电压,输出电流,芯片温度等9个通道的数据采样,支持外接MCU进行参数显示。
SW3566H支持36V输入电压,最高输出电流7A,芯片内置软启动,输入过压/欠压保护,输出过压/欠压保护,输出过流/短路保护,DP/DM/CC过压保护,芯片过热保护和外接NTC热敏电阻保护,以及限功率保护。芯片采用QFN4*4-32封装。
充电头网通过拆解分析了解到,SW3566H还为绿联300W 4C1A五口PD氮化镓快充充电器、绿联200W 4C1A智充魔盒Ultra+、绿联160W 3C1A四口氮化镓快充充电器、安克140W 3C1A氮化镓充电器、华硕ROG 140W 3C1A四口氮化镓充电器、闪极点阵屏140W氮化镓充电器、制糖工厂160W 4C1A小电拼Ultra等产品提供单口 PD3.1 140W 快充能力,芯片性能质量获客户一致认可。
同步整流芯片采用智融科技的SW1608,这是一款针对离线式反激变换器的副边同步整流管(MOSFET)驱动的高性能控制器,采用SOT23-6封装,其支持6V或者9V VCC供电,并且VCC具有自供电功能,无需辅助绕组供电并支持宽输出电压范围, 配合MOSFET使用替代肖特基整流二极管,可以显著提高系统效率。
SW1608支持600KHz工作频率,并支持 High Side/Low Side 多种应用场景,支持 CCM/QR/DCM 多种工作模式。此外其内部集成智能导通检测功能,可以有效防止 DCM 振铃引起的误导通;芯片还具有超低关断传输延迟时间和强下拉电流能力,可以显著降低整流管的电压应力。
智融科技SW1608详细资料。
充电头网拆解了解到,智融科技SW1608同步整流控制器此前还被Aohi 65W 2C1A模块化氮化镓快充充电器、众显100W 2C1A氮化镓充电器、力德诺70W 2A2C氮化镓桌面充电器、雅晶源65W 2C1A氮化镓充电器、喜微100W 3C1A超高性价比氮化镓快充、钜海65W 2C1A氮化镓充电器等产品采用。
智融科技推出的这款方案以 SW1108 直驱氮化镓为主功率链路,前级采用 SW1301 可直驱氮化镓的单相临界模式PFC控制器,以提升功率因数并抑制谐波,配合三颗 SW3566H 进行多口协议与功率调度,并由 SW1608 实现高效同步整流,实现约 1.32 W/cm³ 的功率密度与 PD3.1 140W 级兼容,同时通过 TFT 数显屏直观呈现各口功率与运行状态,满足 3C1A 多设备并充的易用性与可视化需求,工程落地路径清晰、验证成本可控。
该方案一次性覆盖 PD3.1/UFCS 等主流协议并提供端口级功率协商,为品牌快速转产提供可实行的方案,助力加速大功率 TFT 屏充电器的规模化落地。
来源:充电头网
