【产品】支持USB PD3.1快充的240W氮化镓电源方案，体积仅为传统同功率板砖电源的1/5
使用高性能笔记本的朋友想必都带着一个大大的板砖电源，整个电源重量接近一公斤。这并不是厂家技术落后，而是高性能笔记本必须使用大功率的电源才能满足笔记本高性能输出。
为了应对更多的应用场景，目前USB PD3.1快充标准已经发布，最大240W的输出功率，不仅能够满足所有笔记本电脑的充电需求，而且还能应用于电动车、电动工具、安防等更多领域。与此同时，USB PD3.1快充电源将能够借助氮化镓技术，实现更高的效率、更小的体积，颠覆传统大功率电源的固有形象。
近日，聚能创芯推出了一款240W的氮化镓电源方案，整个电源中使用了8颗氮化镓器件，分别用于主动桥式整流，PFC升压和LLC开关电源。得益于使用氮化镓半导体和高性能电源架构，电源方案的尺寸仅为71.1*60*24.1mm，方案重量为144.3克，板端功率密度达到了2.33W/cm³。
聚能创芯这款240W氮化镓电源方案体积仅为传统同功率板砖电源的1/5，体积优势十分明显。同时重量也仅为传统同功率板砖电源的1/5，无论是随身携带还是日常使用都非常方便。同时氮化镓带来的高效率，也降低了电源的发热，大大提升笔记本的使用体验。
一、聚能创芯240W氮化镓电源参考设计外观
正面首先可以看到这款电源采用三块小板和一块大板组合的焊接方式。其中底面小板为输入EMI电路，左侧小板为主动桥式整流电路，顶部小板焊接高压滤波电容。
聚能创芯240W氮化镓电源方案采用恩智浦高集成PFC+LLC二合一控制器TEA2017搭配TEA2095同步整流控制器组成高集成高效率的开关电源方案，由于使用了二合一控制器，原边电路元件非常精简。
使用游标卡尺测量电源长度约为71.1mm。
使用游标卡尺测量电源宽度约为60mm。
使用游标卡尺测量电源厚度约为24.1mm。
测得重量为144.3g。
把电源放在手心，很难想象这是一款240W的开关电源，体积就和常见的氮化镓100W快充差不多。
二、聚能创芯240W氮化镓电源参考设计解析
聚能创芯240W氮化镓电源方案在输入端采用了主动桥式整流，并使用了氮化镓器件，以降低传统整流桥正向压降带来的损耗。同时PFC和LLC也使用了氮化镓器件以降低开关损耗，提高电源转换效率。
输入端小板焊接X电容，共模电感和Y电容等器件。
另一块小板焊接四颗聚能创芯CGK65R190B组成桥式整流，由恩智浦桥式整流控制器控制。
聚能创芯CGK65R190B是一颗耐压650V，导阻170mΩ的增强型氮化镓开关管，支持超快开关，具有低栅极电荷和输出电荷，支持开尔文源极，符合JEDEC的标准级应用认证。
聚能创芯CGK65R190B采用PQFN5*6封装，适用于高压AC/DC转换，支持用于65W功率段反激主功率开关管，140W LLC主功率开关管。
最后一块小板焊接高压滤波电容，四颗并联用于PFC升压滤波。
输出侧采用同步整流，滤波电容来自永铭。
来到电源背面，原边控制器采用TEA2017AAT，这是一颗集成了多模式PFC和数字配置的LLC二合一的控制器，将两颗芯片整合在一起，可以同时输出PFC和LLC驱动信号，无需传统独立的两颗芯片。
恩智浦TEA2017AAT是一款数字化可配置LLC和PFC组合控制器，用于高效谐振电源。它包括LLC和PFC控制器功能。PFC经配置可在DCM/QR、CCM固定频率或支持所有操作模式的多模式下运行，优化PFC效率。TEA2017AAT能够构建一个完整的谐振电源，电源设计简便，组件数量少。TEA2017AAT采用小型窄条SO16封装。
PFC升压使用两颗聚能创芯CGL65R150B并联，CGL65R150B是一款耐压650V，导阻120mΩ的增强型氮化镓开关管，支持超快开关，具有低栅极电荷和输出电荷，支持开尔文源极，符合JEDEC的标准级应用认证。
聚能创芯CGL65R150B采用PQFN8*8封装，适用于高压AC/DC转换，可用在140W功率段PFC主功率开关管，240W功率段 LLC主功率开关管。
PFC升压整流管采用美浦森 MSM06065G1 碳化硅二极管，采用DFN5*6封装。碳化硅二极管具有极低的反向恢复恢复电流，能够降低反向恢复电流带来的EMI辐射和效率降低，从而提升电源的转换效率。
LLC半桥两颗开关管均为聚能创芯CGL65R150B，和PFC升压管为同一型号。
另外一颗开关管也是聚能创芯CGL65R150B。
贴片Y电容来自特锐祥。
LLC同步整流控制器为恩智浦 TEA2095，是一颗双路同步整流控制器，内置两个驱动器，可以同时驱动两个同步整流管，并支持独立工作。
值得一提的是，该芯片支持4.5V-38V宽电压输出，满足当前USB PD3.1快充的应用。
TEA2095T/TE是一款开关模式电源用的高性能同步整流器(SR)控制器IC。同步整流控制器采用自适应栅极驱动方法，可在任何负载下节省最大能量。提高轻载效率，TEA2095T/TE可在90μA的条件下以-25 mV的稳压水平工作，从而优化了与低导阻MOSFET配合使用。
LLC同步整流使用两颗AONS62530。
亿光1018光耦用于输出电压反馈。
充电头网总结
通过聚能创芯这款高性能240W 氮化镓电源的展示，可以看到第三代半导体新技术的应用，对于电源体积的显著缩减。通过第三代半导体的应用，将传统一公斤重的电源适配器体积缩减到一个非常易于携带的水平。
通过将氮化镓技术全面应用到电源中，聚能创芯氮化镓器件大大减小了传统电路架构和传统器件带来的功率损耗，并且提高电源的工作频率。通过氮化镓的使用，提升电源的能效，减小体积，提升笔记本电源等大功率适配器的使用体验。
聚能创芯是一家从事 GaN 功率器件设计及应用方案开发的企业，依托自有技术团队及旗下聚能晶源，掌握业界领先的 GaN 材料生长、器件设计与电源方案开发技术，为 PD 快充、无线充电、智能家电、5G 通讯、云计算等领域提供纯国产 GaN 功率器件产品和技术解决方案。
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