65W氮化镓（GaN)充电头PD快充方案

2023年数码圈中讨论较多的莫过于65W氮化镓（GAN）充电头。65W快充是目前快充市场出货的主流规格；氮化镓具有高可靠性，能够承受短时间过压；将GaN用于充电器的整流管后，能降低开关损耗和驱动损耗，提升开关频率，附带地降低废热的产生，进而减小元器件的体积同时能提高效率。

65W氮化镓（GAN）充电头

充电头的工作原理：是将220v交流电转化为直流电，在通过变频的方式，将220V交流电变为5v直流电，从而为手机充电。上一代的充电头材料是SI材料，现在更换为GAN材料。所以，氮化镓充电头，只是把以前的SI材料的充电头中的SI材料，换为GAN。

因为现在科技更新越来越快，对于手机的依赖越来越高，同时电池的容量也越来越大，对于快速充电的需求也明显加大，所以对于寻求新材料应对如今快速充电也是急需面临的事情。

推荐一款来自台湾美禄的快充电源设计方案，本电源模块是65W1A2C界面，其输出电压由协议IC可以控制5V/3A, 9V/3A, 15V/3A, 20V/3.25A等电压输出，使用QR/DCM反驰式电路架构于输出20V重载时可达91.62%效率及功率密度可达1.5W/cm3，本系统采用同系列控制单晶片：QR一次侧控制IC驱动MTC D-mode GaN FET(MGZ31N65-650V)、二次侧同步整流控制IC及PD3.0协议IC)可达到较佳匹配。

该方案能够有效降低寄生参数对高频开关的影响，获得更高的转换效率和更优秀的可靠性；实现“更高效率，更大功率，更小体积，更低发热。”采用了智能温控技术做到了“大功率下更小体积、更好温控”支持多种充电模式，对不同的设备功率略有不同，USB-C接口实际较大输出功率为65W。

方案概述：

尺寸设计：60mm*60mm*30mm

输出规格：5V/3A, 9V/3A, 15V/3A, 20V/3.25A

输入电压：90-264 Vac @ 60/50Hz

输出接口：USB-PD C型式,A型式

低待机功耗：空载损耗低于50mW

高效率：输出20V重载时可达91.62%效率及功率密度可达1.5W/cm3

供电范围：二次侧同步整流控制IC及PD3.0协议IC

GaN/氮化镓 - MGZ31N65的特性：650V, 6.5A, RDS (on)(typ.)= 250mΩ@VGS = 8V；非常低的QRR；减少交叉损失；符合RoHS标准和无卤素要求的包装。支持2MHz开关频率，采用8*8mm QFN封装，节省面积。

MGZ31N65芯片内部集成650V耐压，250mΩ导阻的氮化镓开关管；内置驱动器以及复杂的逻辑控制电路;支持输出过压保护，支持变压器磁饱和保护，支持芯片供电过压保护，支持过载保护，支持输出电压过压保护，支持片内过热保护，支持电流取样电阻开路保护，具有低启动电流。

GaN/氮化镓作为第三代半导体材料经常被用在PD快充里面；氮化镓（GaN）拥有极高的稳定性，将GaN用于充电器的整流管后，能降低开关损耗和驱动损耗，提升开关频率，附带地降低废热的产生，进而减小元器件的体积同时能提高效率。

审核编辑 黄宇