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引入毫米波隔离技术,德氪微PD3.2 65W氮化镓快充方案解析
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随着 iPhone 18 系列正式支持 AVS 快充标准,支持 PD3.2   SPR AVS 的快充方案再次成为行业关注的焦点。近期,德氪微便针对市场需求推出一款 PD3.2 65W 氮化镓快充 Demo 方案。

据了解,该方案在 200~240Vac 高压输入条件下,具备最高 20V/3.25A65W 功率输出,在 100~130Vac 输入下,最高支持 20V/1.5A30W 输出,同时兼容 PD3.2/AVS/PPS、QC、FCP、SCP、AFC、UFCS、SVOOC 等多种主流快充协议。

该方案的最大亮点,是 65W 协议快充被完整收进超小体积,却未做减配。

德氪微以自研 DKP3651 合封氮化镓主控、DKI6310 数字隔离反馈芯片与 DKP3602 同步整流控制器串起整条功率链路,配合智融科技 SW2303P 协议芯片,充分发挥合封氮化镓外围精简、集成度高的优势,有效简化外围器件,助力高功率密度快充设计。

下面充电头网就带来这款 65W 氮化镓快充方案的详细解析,一起来看看其电路设计与用料如何。

德氪微 PD3.2 65W 氮化镓快充方案采用高密度多块小板立体堆叠设计,正面左侧焊有输入端小板与输出端 USB-C 小板,中部排布多颗滤波电容,右侧为平面变压器,整体结构十分紧凑。

另一侧可见平面变压器磁芯外包黄色高温胶带绝缘,高压滤波电容小板卧置在主板中央。

主板背面一览,可见初次级分界清晰。

PCBA 模块主板背面一览,右侧初级侧设有德氪微合封氮化镓主控芯片,初次级之间设有德氪微隔离反馈芯片和两颗贴片安规 Y 电容,左侧次级侧则布置有同步整流控制器与同步整流 MOS 管。

模块后侧为平面变压器。

模块侧面一览,左侧为平面变压器,中间为高压滤波电容小板,右侧为输入 EMI 滤波小板。

左侧 EMI 滤波小板背面设有整流桥,右侧输出端小板背面设有快充协议芯片。

模块另一侧一览,左侧为输出端小板与一颗输出滤波固态电容,中间为高压滤波电解电容,右侧为平面变压器。

德氪微这款 65W 氮化镓快充方案采用高频 QR+SR 开关电源设计,由德氪微初级合封氮化镓芯片搭配次级同步整流,通过隔离反馈芯片实现电压调节,并由协议芯片控制输出电压。下面我们就从输入端开始逐一了解各个元器件的信息。

使用游标卡尺实测该 PCBA 模块的长度约为 36.16mm。

实测 PCBA 模块的宽度约为 27.24mm。

实测 PCBA 模块的厚度约为 26.00mm。

将方案通电后,使用 POWER-Z KM003C 测得 USB-C 接口支持 UFCS 2.0、SVOOC、QC3+、FCP、SCP、AFC、TFCP、PD3.2/AVS/PPS、QC5、DCP 以及 Apple 2.4A 快充协议。

相关阅读:POWER-Z KM003C 快充协议检测功能教程及说明

PDO 报文显示,该 USB-C 接口具备 5V3A、9V3A、15V3A、20V3.25A 四组固定电压档位,以及 5.00-21.00V 3.25A 一组 PPS 电压档位和 9-20V 3.00A/3.25A 一组 AVS 电压档位。

相关阅读:POWER-Z KM003C 读取 PDO 报文实操教程

输入端延时保险丝来自蓝宝,用于输入端过流保护。

将输入端小板拆下,可见正面还设集成有安规 X2 电容、共模电感以及一颗高压滤波电解电容。其中黄色安规 X2 电容来自科雅,规格为 0.22 μ F。右侧设有共模电感,用于滤除 EMI 干扰。另外一颗高压滤波电解电容丝印模糊,难以辨认参数规格。

输入端小板背面的贴片整流桥来自旭茂微,型号为 MSB610,规格为 6A 1000V,采用 MSB 封装。

两颗蓝色高压滤波电解电容规格均为 27 μ F 400V,与输入小板上的棕色电解电容共同实现初级侧高压滤波。

初级主控芯片来自 DECO 德氪微,型号为 DKP3651,该芯片是一款内置 700V 氮化镓功率管的高频准谐振反激 QR/DCMPWM 控制器,采用 DFN8 封装。

芯片内部集成了高压启动电路以及 AC 输入掉电检测与 X 电容放电功能,在能够实现极速启动的同时,还能将待机功耗控制在 30mW 以下。

该芯片工作于 QR 和 DCM 模式,支持谷底锁定模式(最高工作频率支持 1MHz、500kHz、300kHz 三档可调)和自适应降频技术,并在轻载及空载时具备突发(打嗝)模式,从而在全负载区间维持高转换效率并有效降低功耗与噪声。   

在系统可靠性与电磁兼容方面,DKP3651 具备频率抖动与智能驱动特性,能够有效降低噪声并优化 EMI 电磁兼容性能。

同时,芯片还内置了软启动、前沿消隐以及完备的保护机制,涵盖 VCC 过压 / 欠压保护、输入过压 / 欠压保护、片内过热保护、X 电容放电保护,以及 CS 逐周期电流限制、CS 短路和 CS OPEN 保护等,全方位保障电源系统的安全稳定运行。

跨接在初次级之间的两颗贴片 Y 电容来自 STE 松田电子,丝印 SMC471M,两颗串联使用以提升安规耐压等级,用于输出抗干扰且大幅节省垂直空间。

隔离反馈芯片同样来自 DECO 德氪微,型号为 DKI6310,用于替代传统光耦进行初次级隔离信号传输与输出电压反馈控制。

DKI6310 是一款采用专有 MillConnex 技术的高性能毫米波数字隔离器,支持单路单端或单路差分信号隔离传输。该芯片具备单端 200Mbps 的高速数据传输能力,传输延时低于 5.9nS,抖动小于 300pS,且共模瞬态抗扰度(CMTI)大于 400KV/uS。

同时,该芯片拥有更高的增强隔离等级与高绝缘耐压性能(DTI > 1mm、VIORM > 4242V、VIOTM > 9KV、VIOSM > 18KV),采用爬电距离大于 8mm 的 DFN10 宽体封装,并已通过 VDE 0884-17 增强绝缘等级认证并满足 UL1577 认证要求。

平面变压器特写。

次级同步整流芯片来自 DECO 德氪微,型号为 DKP3602,采用 QFN16 封装。该芯片是一款集成高性能副边同步整流控制器的高频次级控制芯片,支持 Low Side 配置,配合外置 MOS 管可替代传统肖特基整流二极管以提升系统效率。

DKP3602 支持 DCM 和 QR 工作模式,最高工作频率支持三档可调(300kHz、500kHz、1MHz),并具备谷底锁定、快速关断及智能开通检测功能,能有效防止 DCM 模式下因 Vds 振荡引起的 SR 误开通。

此外,DKP3602 具备出色的 CV/CC 精度与快速动态响应特性,内部集成了智能双路 VDD 供电模块、轻载打嗝模式以及噪音与 EMI 优化技术。

在安全性方面,芯片提供完备的保护机制,涵盖输出短路保护、输出过压保护以及内置和外置可调过温保护。

次级同步整流管来自 AOS 万国,实际型号为 AON6220,是一颗耐压 100V 的 NMOS 管,导阻 6.2m Ω,采用 DFN5*6 封装。

内置的协议芯片采用智融科技 SW2303P,这是一款高度集成的快充协议控制器,支持 BC1.2、PD3.2 PPS 及 SPR AVS、QC、SCP、FCP、AFC、UFCS、PE 等快充协议,支持私有协议定制。

相关阅读:智融 SW2303P:硬件 Pin2Pin 兼容,AVS 协议升级无缝切换

芯片集成了用于 CV 控制的 12 位 DAC 和用于 CC 控制的 9 位 DAC,内置光耦驱动器(功能类似 TL431)。

SW2303P 集成 32 位处理器,支持 VIN 和 VBUS 泄放通路。SW2303P 支持多种保护电路,包括过压保护,欠压保护,过流保护,过温保护,DPDM 对地短路保护,DP/DM/CC 过压保护,LPS 和 VCONN 欠压保护(VCONN UVP)。

输出滤波固态电容来自 JerCap,规格为 820 μ F 25V,用于输出滤波。

两颗输出 VBUS 开关管来自 Vergiga 威兆半导体,型号 VS3610AE,NMOS,耐压 30V,导阻 4m Ω,支持 5V 逻辑电压控制,采用 PDFN3333 封装。

威兆半导体 VS3610AE 资料信息。

输出端 USB-C 母座采用黑色胶芯。

最后附上产品的物料清单,方便大家查阅。

德氪微这款 PD3.2 65W 氮化镓快充方案采用多板堆叠与平面变压器设计,配备单 USB-C 接口,最高支持 65W 快充输出,支持 PD3.2/AVS/PPS、UFCS 2.0、SVOOC、QC5、SCP 等多种快充协议,可满足 iPhone18 系列新机的快充需求。   

充电头网通过拆解了解到,该方案核心采用了德氪微自研的全套电源与隔离方案,由德氪微 DKP3651 合封氮化镓主控芯片、DKI6310 隔离反馈芯片以及 DKP3602 同步整流控制器组成 QR+SR 开关电源,搭配智融 SW2303P 协议芯片以及万国和威兆 MOS 管等元器件实现 65W 快充输出。

其中,DKP3651 芯片将 700V 氮化镓功率管、高压启动以及 X 电容放电等功能合封进单芯片中,配合数字隔离反馈取代传统光耦,在保证转换效率的同时大幅精简外围电路,为超小体积 PD3.2 65W 快充市场提供了实用参考。

整体来看,该方案集成度极高,外围器件精简,为打造超小体积 PD3.2 65W 快充充电器提供了成熟可靠的参考。

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