65W氮化鎵（GaN)充電頭PD快充方案

2023年數(shù)碼圈中討論較多的莫過于65W氮化鎵（GAN）充電頭。65W快充是目前快充市場出貨的主流規(guī)格；氮化鎵具有高可靠性，能夠承受短時間過壓；將GaN用于充電器的整流管后，能降低開關(guān)損耗和驅(qū)動損耗，提升開關(guān)頻率，附帶地降低廢熱的產(chǎn)生，進(jìn)而減小元器件的體積同時能提高效率。

65W氮化鎵（GAN）充電頭

充電頭的工作原理：是將220v交流電轉(zhuǎn)化為直流電，在通過變頻的方式，將220V交流電變?yōu)?v直流電，從而為手機(jī)充電。上一代的充電頭材料是SI材料，現(xiàn)在更換為GAN材料。所以，氮化鎵充電頭，只是把以前的SI材料的充電頭中的SI材料，換為GAN。

因?yàn)楝F(xiàn)在科技更新越來越快，對于手機(jī)的依賴越來越高，同時電池的容量也越來越大，對于快速充電的需求也明顯加大，所以對于尋求新材料應(yīng)對如今快速充電也是急需面臨的事情。

推薦一款來自臺灣美祿的快充電源設(shè)計(jì)方案，本電源模塊是65W1A2C界面，其輸出電壓由協(xié)議IC可以控制5V/3A, 9V/3A, 15V/3A, 20V/3.25A等電壓輸出，使用QR/DCM反馳式電路架構(gòu)于輸出20V重載時可達(dá)91.62%效率及功率密度可達(dá)1.5W/cm3，本系統(tǒng)采用同系列控制單晶片：QR一次側(cè)控制IC驅(qū)動MTC D-mode GaN FET(MGZ31N65-650V)、二次側(cè)同步整流控制IC及PD3.0協(xié)議IC)可達(dá)到較佳匹配。

該方案能夠有效降低寄生參數(shù)對高頻開關(guān)的影響，獲得更高的轉(zhuǎn)換效率和更優(yōu)秀的可靠性；實(shí)現(xiàn)“更高效率，更大功率，更小體積，更低發(fā)熱?！辈捎昧?a target="_blank">智能溫控技術(shù)做到了“大功率下更小體積、更好溫控”支持多種充電模式，對不同的設(shè)備功率略有不同，USB-C接口實(shí)際較大輸出功率為65W。

方案概述：

尺寸設(shè)計(jì)：60mm*60mm*30mm

輸出規(guī)格：5V/3A, 9V/3A, 15V/3A, 20V/3.25A

輸入電壓：90-264 Vac @ 60/50Hz

輸出接口：USB-PD C型式,A型式

低待機(jī)功耗：空載損耗低于50mW

高效率：輸出20V重載時可達(dá)91.62%效率及功率密度可達(dá)1.5W/cm3

供電范圍：二次側(cè)同步整流控制IC及PD3.0協(xié)議IC

GaN/氮化鎵 -MGZ31N65的特性：650V, 6.5A, RDS (on)(typ.)= 250mΩ@VGS = 8V；非常低的QRR；減少交叉損失；符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)和無鹵素要求的包裝。支持2MHz開關(guān)頻率，采用8*8mm QFN封裝，節(jié)省面積。

MGZ31N65芯片內(nèi)部集成650V耐壓，250mΩ導(dǎo)阻的氮化鎵開關(guān)管；內(nèi)置驅(qū)動器以及復(fù)雜的邏輯控制電路;支持輸出過壓保護(hù)，支持變壓器磁飽和保護(hù)，支持芯片供電過壓保護(hù)，支持過載保護(hù)，支持輸出電壓過壓保護(hù)，支持片內(nèi)過熱保護(hù)，支持電流取樣電阻開路保護(hù)，具有低啟動電流。

GaN/氮化鎵作為第三代半導(dǎo)體材料經(jīng)常被用在PD快充里面；氮化鎵（GaN）擁有極高的穩(wěn)定性，將GaN用于充電器的整流管后，能降低開關(guān)損耗和驅(qū)動損耗，提升開關(guān)頻率，附帶地降低廢熱的產(chǎn)生，進(jìn)而減小元器件的體積同時能提高效率。

審核編輯黃宇