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PN8165+PN8307H黄金搭档,芯朋微30WPD套片方案亮相

2022-05-25 充电头网 阅读:
芯朋微电子于2019年推出的20W PD快充方案PN8161+PN8307H因集成度高、性能卓越、方案成本优势明显,获倍思、品胜、麦多多、毕亚兹、坤兴、古石、SSK飚王等品牌的广泛采用,已成为现象级爆款产品。

前言LQLednc

芯朋微电子于2019年推出的20W PD快充方案PN8161+PN8307H因集成度高、性能卓越、方案成本优势明显,获倍思品胜麦多多毕亚兹坤兴古石SSK飚王等品牌的广泛采用,已成为现象级爆款产品LQLednc

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随着iPhone 13系列充电功率突破20W,越来越多的数码产品对充电功率的需求有了进一步的提升,30W PD快充已成为下一个风口。然而,在20W PD向30W升级的过程中,存在着诸多困扰电源工程师朋友的问题。如功率密度提升1.5倍以上,温升和EMC不易平衡;次边SR的耐压从60V提升至100V,分离方案器件多,布板困难;原边SSR芯片的供电变化范围从3.6倍增大至6倍,传统LDO供电方式影响效率等。LQLednc

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针对这些问题,芯朋微最新推出了30W PD套片方案:PN8165+PN8307H,搭配业内高精简度的SOT23-3 Boost芯片AP2080。在延续20W爆款产品PN8161+PN8307的诸多优点的同时还能实现全兼容,帮助电源工程师朋友轻松实现输出功率20W向30W的快速升级迭代。下面充电头网为大家介绍这款方案的亮点、测试数据及应用要点。LQLednc

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方案亮点LQLednc

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方案内置高压启动和电流采样的高精简主控PN8165,集成650V0.55Ω智能MOSFET,无需外部启动电阻和CS电阻,方便布线,并提升市电低压下的转换效率。LQLednc

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PN8165可选SOP8或PDFN5x6封装,最高开关频率125kHz,内置高压启动,空载待机功耗<50mW,采用改善EMI的频率调制技术,供电电压9-38V,适合宽输出电压应用。LQLednc

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PN8165支持过温保护、输出过压保护、输出欠压保护、逐周期过流保护、输出短路保护、次级整流管短路保护、过载保护等多重保护措施,为充电器安全运行保驾护航。LQLednc

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与PN8165主控搭配的是PN8307H,同样有SOP8或PDFN5x6两种封装可选,支持100V全集成同步整流,内置100V/10mΩ智能MOSFET,自适应死区控制提高MOSFET Rdson利用率,显著降低温升。LQLednc

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方案还包含了AP2080 Boost芯片,使用兆赫兹开关频率的COT控制技术,将储能电感体积降至0805封装,任何工况下PN8165供电范围控制在11~35V,显著提升15~20V输出电压下的转换效率。LQLednc

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上图为芯朋微30W PD套片方案的典型应用图,采用QR控制方式+自适应抖频+智能功率器件等组合创新技术,改善系统EMC性能,传导辐射裕量轻松大于6dB。LQLednc

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PN816x/PN8307x全系列芯片脚位相同,SOP8/PDFN两种封装灵活选择,便于电源产品系列化设计及安规认证。LQLednc

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变压器设计采用ATQ18骨架,绕线结构如上图所示,其中Pin1~Pin5的电感量为370uH。LQLednc

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芯朋微30W PD套片方案demo如上图所示,尺寸仅为36mm x 38mm x18mm,体积十分小巧。LQLednc

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测试数据LQLednc

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首先对芯朋微30W PD套片方案的待机功耗进行测试。LQLednc

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通过对芯朋微30W PD套片方案的待机功耗测试可以看出,5V0A时230V输入的待机功耗在50mW左右,满足75mW能效标准。LQLednc

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在接下来的效率测试中,首先测试20V输出下的效率表现,可以看到芯朋微30W PD套片方案在115V和230V输入电压时,20V 1.5A的输出效率均超过89%,相较于能效标准有2%以上的裕量。LQLednc

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在15V输出下的效率表现测试中,可以看到芯朋微30W PD套片方案在115V输入电压时,15V 2A的输出效率超过90%,在230V输入电压时15V 2A的输出效率接近90%,相较于能效标准有3%左右的裕量。LQLednc

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在12V输出下的效率表现测试中,可以看到芯朋微30W PD套片方案在115V输入电压时,12V 2.5A的输出效率接近91%,在230V输入电压时12V 2.5A的输出效率接近90%,相较于能效标准有3%和2%左右的裕量。LQLednc

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在9V输出下的效率表现测试中,可以看到芯朋微30W PD套片方案在115V输入电压时,9V 3A的输出效率接近91%,在230V输入电压时9V 3A的输出效率超过89%,相较于能效标准有4%和2%左右的裕量。LQLednc

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在5V输出下的效率表现测试中,可以看到芯朋微30W PD套片方案在115V输入电压时,5V 3A的输出效率超过89%,在230V输入电压时5V 3A的输出效率超过87%,相较于能效标准有7%和5%左右的裕量。LQLednc

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输出电压纹波方面,经测试芯朋微30W PD套片方案各种工况条件下均满足小于100mV的要求,纹波表现优秀。LQLednc

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功率器件电压应力测试方面,测试条件为输入电压为264Vac交流,输出规格20V1.5A。LQLednc

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从应力测试结果可以看到,PN8165的最高电压为590V,裕量充足。LQLednc

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从应力测试结果可以看到,PN8307H的最高电压为86.8V,裕量充足。LQLednc

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温升测试方面,对芯朋微30W PD套片方案在不同输入输出条件下的温度表现进行测试,下图中的CH1:PN8165、CH2:BD1、CH3:PN8307H、CH4:AP2080、CH5:T1(磁芯)、CH6:T1(线包)、CH8:环温。LQLednc

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在90Vac输入,20V 1.5A输出时,经过1小时30分钟测试,环境温度稳定在42.8℃,PN8165温度稳定在101.5℃;PN8307H温度稳定在89.9℃;AP2080温度稳定在80.0℃。LQLednc

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在264Vac输入,20V 1.5A输出时,经过3小时测试,环境温度稳定在23.3℃,PN8165温度稳定在102.8℃;PN8307H温度稳定在93.4℃;AP2080温度稳定在79.3℃。LQLednc

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在90Vac输入,15V 2A输出时,经过1小时测试,环境温度稳定在23.4℃,PN8165温度稳定在103.0℃;PN8307H温度稳定在93.7℃;AP2080温度稳定在81.6℃。LQLednc

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在264Vac输入,15V 2A输出时,经过50分钟测试,环境温度稳定在23.0℃,PN8165温度稳定在102.4℃;PN8307H温度稳定在95.9℃;AP2080温度稳定在78.9℃。LQLednc

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在90Vac输入,12V 2.5A输出时,经过10分钟测试,环境温度稳定在23.4℃,PN8165温度稳定在101.3℃;PN8307H温度稳定在95.9℃;AP2080温度稳定在80.5℃。LQLednc

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在264Vac输入,12V 2.5A输出时,经过1小时测试,环境温度稳定在23.5℃,PN8165温度稳定在105.1℃;PN8307H温度稳定在100.5℃;AP2080温度稳定在79.9℃。LQLednc

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在90Vac输入,9V 3A输出时,经过1小时测试,环境温度稳定在23.1℃,PN8165温度稳定在97.4℃;PN8307H温度稳定在97.1℃;AP2080温度稳定在78.0℃。LQLednc

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在264Vac输入,9V 3A输出时,经过50分钟测试,环境温度稳定在23.0℃,PN8165温度稳定在103.0℃;PN8307H温度稳定在101.8℃;AP2080温度稳定在78.2℃。LQLednc

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EMC测试方面,芯朋微30W PD套片方案的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。LQLednc

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充电头网总结LQLednc

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当20W爆款方案PN8161+PN8307已获得巨大成功的情况下,下一代产品如何才能更进一步?芯朋微用黄金搭档PN8165+PN8307H给出了答案,搭配业内高精简度的SOT23-3 Boost芯片AP2080,不仅使20W PN8161+PN8307方案的众多优点得到保留,而且还实现与20W爆款方案的全兼容,帮助电源工程师朋友实现从20W到30W的无缝升级。LQLednc

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