隨著氮化鎵功率器件在 PD快充領域的廣泛應用，氮化鎵功率器件已經成為了消費電子領域的新寵，應用范圍也越來越廣。氮化鎵功率器件憑借著自身優異的性能和良好的熱特性，被廣泛應用于充電器、電源適配器、筆記本電腦、路由器等數碼產品中。基于氮化鎵功率器件，研發出的快充電源方案，可以為手機、平板電腦、筆記本電腦等提供更高的充電功率，極大提升充電體驗。本文介紹了一款65W氮化鎵（1A2C） PD快充電源方案，該方案采用功成半導體最新的氮化鎵功率器件:RX65T300HS2A,通過方案的設計和 PCB板布線實現了更好的電源性能。該方案具有體積小、發熱量低、支持多協議快充等優勢，非常適合在移動電源領域使用。

概述

氮化鎵（GaN）功率器件，具有體積小、發熱低、效率高等特點，受到了眾多消費者的歡迎。它憑借著優異的性能，被廣泛應用于筆記本電腦、智能手機、平板電腦、無線路由器等數碼產品中。

功成半導體推出的RX65T300HS2A氮化鎵功率器件，是一款由開關電源控制器（STC）和高集成功率 MOSFET組成的單芯片解決方案。該方案采用了當前市場上最流行的開關電源控制器（STC）和高集成功率 MOSFET （RX65T300HS2A），可實現65W大功率輸出，內置過壓、過流、過溫保護。該方案采用了“多協議”設計，可兼容多個 PD協議，并支持20V/30A輸出，可滿足多種數碼產品的充電需求。

方案設計

整個電源方案是由功率開關管RX65T300HS2A和同步整流器MK91808H組成，兩個元器件均為氮化鎵功率器件，其中RX65T300HS2A屬于高集成度，集成了控制邏輯，可以實現輸出電壓控制。MK91808H采用的是同步整流的方案，能夠大大降低成本。同步整流器MK91808H的開關頻率為120 KHz，使用時輸入、輸出端均需要使用電容濾波。本方案中共使用了三顆電容濾波，分別為L電容、 RD電容、U1電容。

電源方案中，輸出端采用了整流電路和降壓電路，將交流電轉換成直流電。其中降壓電路將交流電降壓為3.3V后再向充電模塊提供電壓。整流電路采用的是半橋結構，如圖2所示。

電源原理圖

圖一

電源原理圖如圖1所示，電源的輸入為AC220V，輸出為5V。開關管采用VbusASDM30N35E，該器件是功率 MOSFET，具有高耐壓、高可靠性等優點。

ASDM30N35E內部集成了一個降壓斬波電路，該電路由開關電源芯片MK91808H和兩個輔助電源 IC組成，能夠有效地降低功率 MOSFET的導通電阻，從而降低了電源系統的發熱量。

開關管采用的是RX65T300HS2A，這款氮化鎵功率器件采用最新的DFN3X3封裝,具有高可靠性、高功率密度等優點。RX65T300HS2A通過外部元件焊接在 PCB板上，電路布局緊湊且容易安裝。RX65T300HS2A具有更大的通態電阻、更低的導通損耗等優點。

PCB板設計

PCB板是電源設計的載體， PCB板的好壞直接影響到電源的性能。功成半導體今年推出了一款65W 1A2C快充電源，這款電源采用了雙管正激拓撲結構，由一個降壓變壓器、兩個氮化鎵功率器件和多顆同步整流管組成。

由于雙管正激拓撲結構存在漏感，需要在變壓器與氮化鎵功率器件之間放置一顆同步整流二極管來消除漏感。由于功率器件和同步整流二極管都位于變壓器內部，且功率器件工作于開關模式，需要在變壓器與氮化鎵功率器件之間放置一顆濾波電容。為了防止變壓器產生的熱量直接傳遞給氮化鎵功率器件，需要在變壓器與氮化鎵功率器件之間放置一顆散熱風扇。

在設計 PCB板時，需要注意以下幾點：

1.電源輸出部分的電源線和地線線之間不能有空氣層；

3.電源線與地線之間的距離要適中，過大或過小都會導致電源發熱嚴重。

4.電源內部的散熱片也需要與電路板保持一定的距離，避免其對電源線產生影響。

方案優勢

1、該方案采用功成半導體最新的氮化鎵功率器件，相比上一代產品，體積小、發熱量低、效率高；

2、方案支持多協議，支持 QC2.0/3.0、 AFC、 PD3.0等協議；

3、方案采用二合一開關電源架構，實現多協議快充；

4、采用單路控制設計，可最多支持三臺設備同時快充。

5、方案集成了兩路 PWM控制器，可有效減少外圍電路復雜度，并降低成本；

6、方案采用的是單路 PWM控制設計，可在較低功耗下實現大功率輸出；

7、方案采用多層 PCB板設計，電路板可實現更小的空間占用；

8、方案集成了多顆功率開關管，大大減小了 PCB板空間占用；

9、方案采用全定制元器件，縮短了設計時間。

產品優勢

1、功率密度高：RX65T300HS2A是最新的氮化鎵功率器件，體積僅有傳統硅基器件的一半，功率密度高達8W/cm2，可以直接安裝在 PCB上，大幅減少 PCB空間占用。

2、性能卓越：RX65T300HS2A是目前市場上性能最優異的氮化鎵功率器件，已經獲得多項國內外的發明專利。

3、散熱優良：RX65T300HS2A內部采用了金屬散熱片，并且有高導熱硅膠填充，在同等功率的條件下，能夠顯著降低 PCB的發熱量。

4、多協議支持：RX65T300HS2A支持 PD、 QC2.0、 QC3.0、 AFC、 FCP等多個快充協議，并且具備多種工作模式，可以滿足不同品牌的手機充電需求。

5、性價比高：RX65T300HS2A芯片原廠配套資料齊全，價格優惠，量產成本低。

6、生產周期短：RX65T300HS2A芯片是全新設計的芯片，可實現快速量產。

總結

本文介紹的65W氮化鎵（1A2C） PD快充電源方案，采用功成半導體最新的氮化鎵功率器件：RX65T300HS2A，該方案是一款集成了內置同步整流、自動調壓和 USB PD快充協議功能的電源設計方案。方案采用開關電源拓撲結構，并通過集成同步整流控制芯片、降壓和升壓轉換器，實現了輸入電壓的靈活控制。該方案支持多協議快充輸出，具有體積小、發熱量低等優勢，非常適合在移動電源領域使用。

通過對功成半導體65W氮化鎵（1A2C） PD快充電源方案的詳細介紹，讀者可以了解到目前氮化鎵功率器件在移動電源領域的應用現狀和發展趨勢。未來隨著技術的不斷成熟和普及，氮化鎵功率器件在移動電源領域的應用會越來越廣泛，產品體驗也會越來越好。

審核編輯黃宇