65W氮化镓（1A2C） PD快充电源方案

随着氮化镓功率器件在 PD快充领域的广泛应用，氮化镓功率器件已经成为了消费电子领域的新宠，应用范围也越来越广。氮化镓功率器件凭借着自身优异的性能和良好的热特性，被广泛应用于充电器、电源适配器、笔记本电脑、路由器等数码产品中。基于氮化镓功率器件，研发出的快充电源方案，可以为手机、平板电脑、笔记本电脑等提供更高的充电功率，极大提升充电体验。本文介绍了一款65W氮化镓（1A2C） PD快充电源方案，该方案采用功成半导体最新的氮化镓功率器件:RX65T300HS2A,通过方案的设计和 PCB板布线实现了更好的电源性能。该方案具有体积小、发热量低、支持多协议快充等优势，非常适合在移动电源领域使用。

概述

氮化镓（GaN）功率器件，具有体积小、发热低、效率高等特点，受到了众多消费者的欢迎。它凭借着优异的性能，被广泛应用于笔记本电脑、智能手机、平板电脑、无线路由器等数码产品中。

功成半导体推出的RX65T300HS2A氮化镓功率器件，是一款由开关电源控制器（STC）和高集成功率 MOSFET组成的单芯片解决方案。该方案采用了当前市场上最流行的开关电源控制器（STC）和高集成功率 MOSFET （RX65T300HS2A），可实现65W大功率输出，内置过压、过流、过温保护。该方案采用了“多协议”设计，可兼容多个 PD协议，并支持20V/30A输出，可满足多种数码产品的充电需求。

方案设计

整个电源方案是由功率开关管RX65T300HS2A和同步整流器MK91808H组成，两个元器件均为氮化镓功率器件，其中RX65T300HS2A属于高集成度，集成了控制逻辑，可以实现输出电压控制。MK91808H采用的是同步整流的方案，能够大大降低成本。同步整流器MK91808H的开关频率为120 KHz，使用时输入、输出端均需要使用电容滤波。本方案中共使用了三颗电容滤波，分别为L电容、 RD电容、U1电容。

电源方案中，输出端采用了整流电路和降压电路，将交流电转换成直流电。其中降压电路将交流电降压为3.3V后再向充电模块提供电压。整流电路采用的是半桥结构，如图2所示。

电源原理图

图一

电源原理图如图1所示，电源的输入为AC220V，输出为5V。开关管采用VbusASDM30N35E，该器件是功率 MOSFET，具有高耐压、高可靠性等优点。

ASDM30N35E内部集成了一个降压斩波电路，该电路由开关电源芯片MK91808H和两个辅助电源 IC组成，能够有效地降低功率 MOSFET的导通电阻，从而降低了电源系统的发热量。

开关管采用的是RX65T300HS2A，这款氮化镓功率器件采用最新的DFN3X3封装,具有高可靠性、高功率密度等优点。RX65T300HS2A通过外部元件焊接在 PCB板上，电路布局紧凑且容易安装。RX65T300HS2A具有更大的通态电阻、更低的导通损耗等优点。

PCB板设计

PCB板是电源设计的载体， PCB板的好坏直接影响到电源的性能。功成半导体今年推出了一款65W 1A2C快充电源，这款电源采用了双管正激拓扑结构，由一个降压变压器、两个氮化镓功率器件和多颗同步整流管组成。

由于双管正激拓扑结构存在漏感，需要在变压器与氮化镓功率器件之间放置一颗同步整流二极管来消除漏感。由于功率器件和同步整流二极管都位于变压器内部，且功率器件工作于开关模式，需要在变压器与氮化镓功率器件之间放置一颗滤波电容。为了防止变压器产生的热量直接传递给氮化镓功率器件，需要在变压器与氮化镓功率器件之间放置一颗散热风扇。

在设计 PCB板时，需要注意以下几点：

1.电源输出部分的电源线和地线线之间不能有空气层；

3.电源线与地线之间的距离要适中，过大或过小都会导致电源发热严重。

4.电源内部的散热片也需要与电路板保持一定的距离，避免其对电源线产生影响。

方案优势

1、该方案采用功成半导体最新的氮化镓功率器件，相比上一代产品，体积小、发热量低、效率高；

2、方案支持多协议，支持 QC2.0/3.0、 AFC、 PD3.0等协议；

3、方案采用二合一开关电源架构，实现多协议快充；

4、采用单路控制设计，可最多支持三台设备同时快充。

5、方案集成了两路 PWM控制器，可有效减少外围电路复杂度，并降低成本；

6、方案采用的是单路 PWM控制设计，可在较低功耗下实现大功率输出；

7、方案采用多层 PCB板设计，电路板可实现更小的空间占用；

8、方案集成了多颗功率开关管，大大减小了 PCB板空间占用；

9、方案采用全定制元器件，缩短了设计时间。

产品优势

1、功率密度高：RX65T300HS2A是最新的氮化镓功率器件，体积仅有传统硅基器件的一半，功率密度高达8W/cm²，可以直接安装在 PCB上，大幅减少 PCB空间占用。

2、性能卓越：RX65T300HS2A是目前市场上性能最优异的氮化镓功率器件，已经获得多项国内外的发明专利。

3、散热优良：RX65T300HS2A内部采用了金属散热片，并且有高导热硅胶填充，在同等功率的条件下，能够显著降低 PCB的发热量。

4、多协议支持：RX65T300HS2A支持 PD、 QC2.0、 QC3.0、 AFC、 FCP等多个快充协议，并且具备多种工作模式，可以满足不同品牌的手机充电需求。

5、性价比高：RX65T300HS2A芯片原厂配套资料齐全，价格优惠，量产成本低。

6、生产周期短：RX65T300HS2A芯片是全新设计的芯片，可实现快速量产。

总结

本文介绍的65W氮化镓（1A2C） PD快充电源方案，采用功成半导体最新的氮化镓功率器件：RX65T300HS2A，该方案是一款集成了内置同步整流、自动调压和 USB PD快充协议功能的电源设计方案。方案采用开关电源拓扑结构，并通过集成同步整流控制芯片、降压和升压转换器，实现了输入电压的灵活控制。该方案支持多协议快充输出，具有体积小、发热量低等优势，非常适合在移动电源领域使用。

通过对功成半导体65W氮化镓（1A2C） PD快充电源方案的详细介绍，读者可以了解到目前氮化镓功率器件在移动电源领域的应用现状和发展趋势。未来随着技术的不断成熟和普及，氮化镓功率器件在移动电源领域的应用会越来越广泛，产品体验也会越来越好。

审核编辑 黄宇