拆解報告 | 英飛凌HFB+CoolGaN™ IPS方案應用於安克GaNPrime充電器

作者:英飛凌官微 充電頭網

近日,快充行業領導者安克發布了全氮化鎵 120W 充電器,它採用了安克聯合英飛凌全球首發的 HFB 架構,搭載 Power IQ4.0 動態功率分配技術,配合安克自主開發的迷你變壓器通過高密度堆疊排布設計,意味著氮化鎵技術又疊代至新高度。



安克全氮化鎵 120W 充電器設計風格和自家旗下的超能充系列相似,機身主體為PC材質黑色外殼,表面啞光,輸出端也有一塊銀色裝飾板,機身正面印有 ANKER 品牌和 GaNPrime logo,輸入端配備可摺疊插腳,攜帶方便且不會刮傷包里其它設備。

英飛凌 HFB 架構亮相

HFB (Hybrid-flyback) 架構為英飛凌推出的混合反激架構,通過結合傳統反激拓撲結構,與諧振開關電源的高性能,搭配使用半橋氮化鎵器件,實現了更高集成度與更高效率的電源解決方案。這種 HFB 混合反激架構,集合了反激和 LLC 的優點,是一種新型的非對稱半橋混合型反激拓撲。


英飛凌 HFB 架構採用半橋和串聯電容器共同驅動傳統的反激變壓器,反激變壓器的主電感和串聯電容器形成諧振迴路,用於實現半橋開關的 ZVS 開關,並在退磁階段提供諧振功率傳輸。



正常運行模式下,充電周期和相關功率由峰值電流控制。退磁階段通過定製控制,以確保合適的負預磁化,滿足半橋所需的 ZVS 條件。相比其他反激拓撲,這種混合半橋反激變壓器需要存儲的能量較少,可有效減小變壓器的尺寸。同時混合反激可在初級實現完全零電壓開關,次級實現零電流開關,並且回收變壓器漏感能量,可進一步提高效率。



充電頭網通過拆解發現(文末可觀看拆解視頻),充電器初級主控為英飛凌 XDPS2201,是一顆數字混合反激控制器,集成 600 V 耗盡型 MOSFET 以支持 VCC 充電,集成高側 (HS) 和低側 (LS) MOSFET 驅動器。支持零電壓開關 (ZVS)模式,無需額外組件,確保高效率、低系統成本和超高功率密度設計。



英飛凌 XDPS2201 採用峰值電流模式控制,用於快速的負載響應。基於輸出電流水平自動切換到突發模式運行,支持初級側過電壓保護,待機功耗<75mW,可通過單引腳UART界面配置參數,採用PG-DSO-14封裝,外圍元件精簡。





英飛凌 XDPS2201 混合反激控制器搭配使用的是英飛凌最新推出的半橋氮化鎵集成功率級晶片 IGI60F1414A1L,這顆氮化鎵晶片支持 400W 輸出功率,在安克 120W 氮化鎵充電器中降額使用,效率更高溫升更低。



英飛凌IGI60F1414A1L內部集成兩顆140mΩ導阻,耐壓600V的氮化鎵開關管,以半橋形式連接,並具備獨立的隔離驅動器。相比兩個獨立的氮化鎵開關管以及驅動器的組合,大大節省PCB占板面積。IGI60F1414A1L支持400W半橋應用,內置驅動的氮化鎵器件極大程度的簡化了驅動電路的設計,並可針對設計進行特性優化。

安克創新創始人兼首席執行官陽萌在發布會上表示:“在 USB-C 充電埠和多種充電協議的支持下,安克氮化鎵充電器可以提供更高的功率,設想一下,如果只用一個充電器,就能為所有的設備快充,這樣不僅可以為消費者帶來便利和安心,每年還能節約超過30萬噸的電子垃圾。”



安克全氮化鎵 120W 充電器不僅具備主流2C1A接口配置以及強悍輸出性能,而且率先採用了業界大廠英飛凌旗下 XPDS2201+IGI60F1414A1L 組成的 HFB+CoolGaN™ IPS 快充方案,大大縮小了充電器體積,能效表現也更好。

英飛凌 HFB+CoolGaN™ IPS 快充方案將兩顆氮化鎵與驅動電路集成在一個封裝內部,面積與單個氮化鎵器件相同,轉化效率最高達 95%,相比舊有方案減少 21% 的效率損耗,高度集成減少電路複雜性與體積,高效率也帶來了更低的發熱溫升。

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本文及視頻轉載自:充電頭網


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