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    杰華特JW1515H氮化鎵控制器深度分析

    65W充電器以體積較小,能充電手機又能充電筆記本,獲得了廣大用戶的喜愛,是氮化鎵充電器的主力出貨功率段。然而芯片方案少(主要為O公司、P公司方案)、價格高、貨期長這些問題也長期困擾業界。最近,充電頭網了解到國內電源芯片的領先企業——杰華特的1515H方案因有效解決了上述矛盾而獲得了不少一線手機、筆電廠家的關注與應用。

     

    充電頭網拿到并深度分析了杰華特JW1515H的65W氮化鎵快充參考設計,JW1515H針對65W段充電器進行了全方位的優化:調試簡單,便于開發;采用反激架構,可以降低充電器成本;同時適配45-130W應用,滿足手機和筆記本充電器應用;全功率段都保持高效率,有效降低發熱。JW1515H有望成為高功率氮化鎵方案的主流選擇之一。

     

    下面,我們就一起來看看杰華特推出的JW1515H參考設計吧。

     

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    杰華特這款65W氮化鎵USB PD參考設計采用準諧振反激架構,支持5V-20V寬電壓輸出范圍,尺寸為48*47*21mm,功率密度為1.37W/CC。為了方便客戶測試及參考設計方案,該款參考設計沒有采用多塊PCB拼插方法來進一步縮減體積,而是采用單塊PCB設計,正面擺放直插元件,背面擺放貼片元件。

     

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    輸入端有保險絲和完整的兩級共模電感和X電容組成的EMI濾波電路,電解電容來自中元,400V22μF,共5顆。

     

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    從側邊看,變壓器在左側,中間是濾波電解電容,右側是輸入濾波電路。

     

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    變壓器采用RM8磁芯,使用膠帶纏繞絕緣。變壓器次級輸出線還套有熱縮管加強絕緣。

     

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    Y電容右側是輸出模塊,為了兼顧客戶設計方案的多樣性,輸出控制部分采用獨立模塊設計。參考設計上配備的模塊為PD輸出模塊,通過協議小板調節輸出電壓,客戶也可以根據需求自行更換輸出電壓控制模塊。

     

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    電路板正面一覽,可以看到,參考設計的輸入端位于左上角,輸入能量經過EMI濾波電路后進入母線電解電容,再從右側的變壓器傳輸到電路副邊,最終從右下角的輸出模塊輸出能量。參考設計整體布局分區明顯,功率路線清晰。同時也可以看到電路板上空間比較充裕,還可以通過多PCB拼插的方式進一步利用空間,縮小體積,并提高功率密度。

     

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    電路板背面一覽,得益于芯片高集成度化,電路板背面的元件很少,并且布局清晰。左上為JW1515H控制器和氮化鎵開關管,左下為同步整流控制器和同步整流管,右下是兩顆整流橋,用于均攤發熱,在三個區域中間采用PCB開槽方式增強絕緣特性。

     

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    輸入端兩顆整流橋為DBF310,3A耐壓1000V,兩顆并聯使用均攤電流,以減小發熱。

     

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    杰華特JW1515H是一顆高度集成的準諧振反激控制器,支持700V高壓啟動,集成X電容放電功能,支持8~90V寬范圍供電,無需外加穩壓元件。內置高可靠GaN直驅電路,6V驅動電壓可直接驅動GaN器件,有效簡化驅動電路設計,可靠性更高。與競品相比,杰華特1515H外圍電路可節省10+器件,有效的減少了成本和面積,增加了布板自由度。

     

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    JW1515H采用SSOP-10封裝,支持最高260KHz開關頻率,支持多模式運行,在重載下進入QR模式,在輕載下進入Burst模式,確保全功率段的系統高效率。具有可選且可調的OCP和OPP功能,設計靈活,滿足不同的PD和QC應用。同時JW1515H具有極低的待機功耗,支持逐周期電流限制,提供多達十余項完善的保護功能。支持抖頻,降低EMI優化難度。預留BIAS引腳,在確保驅動回路最簡最小的情況下,還可通過調節BIAS pin外部串聯電阻的阻值來調節驅動速度,為EMI優化提供多重手段。

     

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    主電路開關管采用英諾賽科INN650D02,這是一顆耐壓650V,200mΩ的氮化鎵開關管,JW1515H內置氮化鎵驅動器可直接驅動,無需外置驅動元件。

     

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    副邊搭配JW7726B高頻同步整流控制器,支持CCM、DCM、QR和ACF模式,支持高側和低側應用,具有低靜態電流。在振鈴期間能有效防止同步整流MOSFET的誤開通;具有快速關斷能力以便能兼容CCM;在啟動過程中(VCC建立之前)能有效防止門極gate被耦合至開啟電壓。適用于主動鉗位反激和準諧振反激架構,可用于充電器,液晶電視等。

     

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    杰華特JW7726B采用SOT23封裝,外圍元件精簡。

     

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    同步整流管采用英飛凌BSC093N15NS5,耐壓150V,最大導通電阻9.3mΩ。

     

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    輸出電壓通過光耦反饋調節,采用EVERLIGHT的EL1019。


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