本文是21Dianyuan 社区原创技术文章,作者 kuner0806,感谢作者的辛苦付出。
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文三、原创 | 倍思 Baseus 65W 氮化镓 GaN 充电器带给我的几点启示
19年12月份,购买了一款明星产品:倍思的双C+A口 65W 氮化镓 GaN 充电器产品。京东上售价 ¥ 268 元。
购买的目的就是想看看氮化镓 GaN 是个啥?
收到实物,内心还是有点小激动;外观小巧,同早期联想推出的一款 “口红”充电器类似。(因早些年,本人设计一款 33mm*66mm*22mm 90W 适配器,对于该尺寸大小 PCB,极有印象。)
该产品 65W 倍思 Baseus 氮化镓 GaN 双C+A口 ,是由深圳市时商创展科技设计,由深圳市新斯宝科技代工。对其进行了拆解;内部结构设计非常巧妙。生产工艺加工是在设计电源之初就进行了设计。带给我的几点启示。具体如下:
1. 整体外观 65W;方形;从插口入手拆解;
2. AC输入 L/N 线,采用了一端输入设计成PCB卡槽结构,这个在生产上是便捷的(生产中焊接线越少越好)。出于安规距离的考虑,另一段采用了焊线。[启示一]
3. 采用铜片包裹—周,充分利用结构空间,插拔到壳体方便容易;将 PCBA 包裹—圈,直接焊接到次级 GNDB 上,符合 EMC/EMI 的设计;[启示二]
4. 电路板底部,增加了—片导入硅脂。[启示三]特别注意的是底部电路板是4层板。中间增加—层 GND 的电气设计,增加对 EMC 的保障。
5. 如下电路板所示,白色框部分主控芯片+氮化镓 GaN 功率器件。周围电阻电容采用了0402封装,这对生产加工提出了极大考验;封装小(如0402),采用锡膏工艺;封装大(1206),可采用红胶工艺;该电路板2种工艺都采用了;白色框内即锡膏工艺,应该采用了与白色框大小的特定治具,保证了锡膏+红胶的双生产工艺;[启示四]
6. 高压输入部分,采用整流器+电容部分小板子的插板设计;充分利用了壳体机构,既满足电气设计规则;输入电容采用了5颗高压电解电容,组成π型滤波;
7. 高压输入部分,采用2颗高频磁环共模电感;加—路差模电感。满足氮化镓 GaN 电源电气设计规则;[启示五]此设计,赞!
8. 变压器采用 RM8 的骨架设计;对变压器进行了解剖,变压器次级采用了 Φ0.1*100P 的丝包线;此丝包线价格较高,导通内阻低,对千 GaN 电源高频设计减少损耗,提高效率;[启示六]
9. 主控方案 NCP1342+NV6115;NCP1342 提供高频 PWM 驱动 NV6115 氮化镓 GaN 功率器件;“无散热片”设计,电路简洁。次级采用的 MP6908 同步整流 IC;
10. 次级 type-C 和 type-A 口均采用了子卡板设计;该子卡可以通用到 PD 电源产品中;[启示七]此设计,赞!在功能选择上,更换插拔 type-C/A 子卡,来实现 PD,PE,QC 的参数需求。
11. 该产品设计输出 type-C1 口,满足:65W PD 快充,type-C2 满足:30W PD 快充,USB-A 满足:30W 快充。在双口输入时:C1 +C2/A ,C1:45W PD 快充,C2/A :18W PD 快充。在 C2 +A 时,两者共享 5V3A 充电模式;
从电路板设计上,type-C2 同 USB-A 是并联的关系;[启示八]此设计可以说是该产品的—个缺陷;
以上就是对我的几点启示,后面持续发出 NV 氮化镓相关调试资料,请大家多多关照。
链接:http://bbs.21dianyuan.com/thread-317691-1-1.html
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文四、聊一聊纳微和英诺赛科氮化镓GaN产品应用电路
随着 GaN 芯产品上市,引起了大家的关注,PD 产品更是多姿多彩;纳微 GaN 产品和英诺赛科 GaN 产品有什么区别?
本文我们就做一些比对,帮助大家清晰的了解 GaN 产品。
1.从氮化镓 GaN 产品的名称上对比,如下图所示,产品 GaN 标示图。
纳微:GaNFastTM Power ICs 是 GaN 功率 IC,而英诺赛科:E-Mode GaN FET 是 GaN 功率管。
纳微:GaNFastTM Power ICs
英诺赛科:E-Mode GaN FET
2.从氮化镓 GaN 产品结构上对比
如下图所示,纳微 GaN 产品结构,包含 HV GaNFET 和 Integrated Circuit;电容电阻和 LV GaNFET 组成内部电路;而英诺赛科 GaN 产品对应与纳微 GaN 器件中的 HV GaNFET 部分
纳微 GaN 组成部分
英诺赛科 GaN 产品
3.其氮化镓 GaN 产品特点
纳微 GaN 产品为单片集成 GaN 功率 IC;GaNFET IC 集成了:GaN FET (650V; Rds: 110-560 m2) +GaN 驱动器+ GaN 逻辑电路,如下图:
英诺赛科的 GaN 产品特点:单片耐压 650VGaN 功率管,一个三端功率器件。
纳微 GaN 产品和英诺赛科 GaN 产品都属于E-Mode方式。
纳微 GaN 产品型号:NV6113、 NV6115、NV6117、 NV6125、NV6127、 NV6252
英诺赛科 GaN 产品型号:INN650D01、 INN650D02
4.氮化镓 GaN 产品参数对比
如下表所示,英诺赛科 GaN 产品型号 INN650D02 对标纳微 GaN 产品型号 NV6125;其内阻和 Qoss,Coss 电容值都比较接近;封装上略大一些。
5.氮化镓 GaN 产品应用电路
5.1从上内容可以看由于英诺赛科 GaN 产品是:E-Mode GaNFET,查看其规格书参数。
英诺赛科的 GaN 产品的 Vgs 开通阈值电压为 1.7V,建议的驱动电压为 5.5V-6.5V,通常选取的电压为 6V。
通常使用控制 IC,需要将控制输出电压转换为 6V,英诺赛科 GaN 产品需要外部驱动转换电路。
有两种方式转换:
(5.1.1)使用电阻电容分压电路
英诺赛科推广的 Demo 板即采用此电路,如下图所示:
以 QR 电路结构,控制芯片 NCP1342 应用电路;NCP1342 DRV 高电平输出 (12V) R3、 R4、C1 构成的分压电路;Cgs 电容较小,很快被充电至 Vgsth 值,C1 电容值推荐 680pF至1nF 之间。
(5.1.2)使用驱动IC
洛克 65W 产品采用了此电路应用,如下图 PCB 截图部分所示:
以 QR 电路结构,控制芯片 NCP1342 应用电路;驱动 IC FAN3111E;需要 VCC1 通过稳压电路到 VCC2 给 FAN3111E 供电;当 VCC2 值设置为 6V 时,输出电压也为 6V,输出信号 IN+ 电压值不能超过 VCC 2值,需要 R5/R7 进行分压。C4 的工作是减小由于输入端寄生电容导致的驱动信号失真。
5.2纳微 GaN 应用电路图,由于内置驱动电路,所以外围简洁。
实际应用电路图 PCB 部分截图所示:
以 QR 电路结构,控制芯片 NCP1342 应用电路;纳微产品内部集成了驱动电路,将 NCP1342 输出 PWM 信号转换成内部驱动 GaN FET 的驱动信号。外围器件数量少,设计简单。
6.氮化镓 GaN 产品应用电路 BOM 列表对比
从下表中可以看到各产品外围应用电路元器件个数。
7.氮化镓 GaN 产品应用电路的优劣势
8.氮化镓 GaN 产品应用中设计
设计氮化镓 GaN 产品,应用电路中如下图所示,HV Power FET 工作在高频中,Driver 电路信号回路尽可能的短,避免 Lg / Ls 寄生参数的影响;减少开关信号中的振铃波形。
纳微 GaN 产品集成驱动和逻辑电路,确保 GaN 产品的可靠性;各个管脚 ESD 1K;有效消除 Gate 噪音干扰。外置驱动电路 +GaN FET 在 layout 布局上要求高,来减少环路干扰。
9.氮化镓 GaN 产品驱动电路外置和内置的区别
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