精准锁谷底QR-Lock技术与传统QR对充电器设计的影响

导读

本期，芯朋微技术团队为各位fans分享65W快充方案，该优势方案由PN8213、PN8307P、AP2080三颗套片组合，搭配GaN或者SuperJunction器件，具有高环路稳定度、高功率密度、50mW低待机功耗、100V全集成同步整流等多重亮点，并从控制原理上为各位攻城狮们分享精准锁谷底QR-Lock技术与传统QR对充电器设计的影响。

三颗黄金搭档

01PN8213：环路稳定更佳、QR-Lock初级控制器

PN8213实现真正QR-Lock技术，环路高度稳定，进口替换的适配度更高，最高支持500kHz工作频率，减小变压器及输出电容体积；典型转换效率大于93%，提升充电器功率密度。

PN8213与海外友商相比，具备“三高一低”压倒性优势替代，外围少2-4颗（OVP复用）、1/4负载转换效率优于1%以上，启动HV耐压高出100V，VDD耐压高出30V，具有市电欠压保护、输出过压保护、原副边防直通保护、过载保护、过温保护等。

PN8213内置800V高压启动管和X电容放电功能，待机功耗小于50mW。

02PN8307P：全集成同步整流

PN8307P内置100V/7mΩ智能MOSFET，自适应死区控制，更低温升，超高性价比。

03AP2080：兆赫兹升压供电宽输出（可选）

AP2080采用1.5MHz开关频率的COT控制技术，将储能电感体积降至0805封装，任何工况下可将PN8213 供电范围控制在11-40V，提高15-20V输出电压下的转换效率。

封装及脚位配置图

DEMO实物图

方案典型应用图

 

变压器设计

初级绕组电感量 (Lp) ：320±5%uH @10kHz

磁芯：ATQ23.7

为什么锁谷底QR-Lock技术的工作频率更高？

PN8213采用精准锁谷底QR-Lock技术，工作频率可达到500kHz，显著提高充电器的功率密度。相比普通QR技术，为什么锁谷底QR的工作频率更高？其原理说明如下：

1 ►反激变换器工作在DCM/QR模式，输出功率由下式决定：

2 ►一个开关周期由导通时间Ton、消磁时间Tdmg和振荡时间Tosc组成，其表达式如下：

其中N为谷底数，大于等于1

3 ►综合（1）、（2）式，可得

   

对于市面上常见普通QR，因谷底不锁定，开关频率受Tosc影响显著，以上图参数举例如下：平均开关周期为7.95us(126kHz，第2谷底QR)，振荡周期为1.5us，增加一个谷底则开关频率降低27.8kHz，减少一个谷底则开关频率增加56.7kHz。因此，为满足最高频率限制，市面上常见普通QR的平均开关频率相对不高。

对于PN8213所采用的的精准锁谷底QR-Lock技术，在一个负载点附近开关频率仅受Ipmax影响，可近似等效为定频控制。因此，精准锁谷底QR-Lock技术相比普通QR整体工作频率更高、环路稳定性更佳。

平均效率

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空载待机功耗

AP2080工作曲线

功率管应力测试

测试条件：264Vac，20V3.25A

Q1 VDS

U1 VDS

温度测试

90Vac，20V 3.25A

264Vac，20V 3.25A

备注：CH1：PN8213；CH2：Q1；CH4：T1  Core；CH5：T1 Wire；CH7：环温；CH8：PN8307P

EMC测试

● EMI传导、辐射满足EN55032 Class B标准要求，裕量均大于6dB

● ESD满足IEC61000-4-2，8kV/15kV等级要求

● EFT满足IEC 61000-4-4: 2004，4kV等级要求

● Surge满足IEC 61000-4-5:2005，2kV等级要求

● 交流绝缘满足3.75kVac要求

应用要点

1为提升系统ESD能力，PN8213 HV脚外接15kΩ限流电阻，PN8307P VDD脚放置RC滤波：R推荐值10-22Ω，C推荐值0.1uF

2系统最高工作频率FSW可通过PN8213的FSET脚外接电阻RFSET设置：

3为提高峰值电流控制的抗干扰性，PN8213 CS脚需放置RC滤波器：R推荐值470Ω， C推荐值100pF

4PN8213 DMG脚上的偏电阻Rup和下偏电阻Rlow可实现线电压OCP补偿、输出OVP保护以及QR检测三大功能，设定依据如下：

 

5AP2080 SW脚外接Boost电感推荐值3.3-4.7uH，0805封装；由于PN8213供电范围较宽(9-56V)，VDD外的Boost升压电路可根据输出电压范围选择添加或移除。

原文标题：【三代网红】初级高适配+次级全集成，QR-Lock技术65W快充套片

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　　审核编辑：汤梓红