二三极管、MOS管等产品在35W快充中的应用
众所周知,作为消费电子产品的龙头企业,苹果每一次发布新品,总是能掀起市场上一波新的技术潮流,如苹果13的推出,将主流的快充功率拉到了30到35W。很多手机厂商随后也纷纷推出35W快充产品,35W快充可以为安卓手机提供PPS快充。
什么是PPS快充呢?这是一种快速充电技术规范,PPS英文Programmable Power Supply,也叫可编程电源,属于USB PD3.0中支持的一种电源类型,是一种使用USB PD协议输出的可以实现电压电流调节的电源。这种规范的好处有很多,比如它整合了高压低电流和低压大电流两种充电模式,PPS规范将电压调幅降低为20mV一档,仅为QC3.0标准的十分之一,电压调节精准度大大提升。
如今,快充产品已成为了众多数码产品的重要配置,貌似不配置快充的产品是没有啥灵魂的,越来越多用户把快充充电器作为买电子产品的最基本的标准。35W充电器具备小巧体积、高输出功率、高频高效和快速充电能力等优势,成为越来越多厂商的主流产品。据介绍,国内某35W充电器性能表现优异,带有QC、FCP、AFC等快充协议,对最新的苹果14系列实现充电,大约半小时就能充入一半电量,非常实用和方便。
对快充产品厂商而言,它们会根据产品性能、成本、体积、市场需求和安全系数等综合考量,推出最合适的快充产品。目前,35W快充充电器之所以备受关注,与它的高频高效,效率高,转化为热量低,温升少等特点有关,主流35W快充产品还可⽀持BC1.2、DCP、QC2.0、QC3.0、AFC、FCP、SCP等众多快速充电协议。
目前,市面上比较主流的35W快充产品BOM清单包括主控芯片、协议芯片、同步降压芯片、高压低压MOS、整流二极管、同步整流管、VBUS开关管、保险丝、热敏电阻、压敏电阻、共模电感、滤波电容等器件,在主流方案选择上,众多厂商采用反激开关电源设计,宽电压输出,双口支持快充。部分厂商可能会采用差异化的设计方案,增加部分器件。
35W快充内部驱动板功能图:
“H”:35W快充可采用P-MOS或N-MOS
35W快充产品对N-MOS管这个开关管的低档要求是:30V/ 20A/10mΩ/ PDFN3333,合科泰可用于VBUS开关的N-MOS管封装是PDFN5X6和PDFN3333。35W快充产品对P-MOS管这个开关管的低档要求是:P-MOS/ -30V/-20A / 15mΩ/ PDFN3333,合科泰现有产品VBUS开关P-MOS管,采用的封装是PDFN3333。
35W快充产品对整流桥、次级同步整流MOS以及开关MOS等产品有不同的要求,如下所示:
一、整流桥在35W快充产品应用中的要求:
1、耐压:600V~1000V之间,主流是1000V
2、电流:>2A,主流是3A,
3、压降:<1 V,越小越好
4、封装体积:主流是ABS/MBS
5、热功耗:与导阻有关,与封装有关
6、结电容Cj:<12pF,越小越好,
二、次级同步整流MOS在35W快充产品应用中的要求:
1、N-MOS
2、耐压:60V~100V之间,主流是60V/100V
3、电流:>10A,越大越好
4、导阻:<15mΩ,越小越好,主流在6~10mΩ之间
5、热功耗:与导阻有关,与封装有关
6、开关速度快:越快越好,满足工作频率150KHz以上
7、封装体积:主流是PDFN3333/SOP8,备选PDFN5X6
三、开关MOS在35W快充产品应用中的要求:
1、N-MOS
2、耐压:600V~700V之间,主流是650V
3、电流:>5A,越大越好
4、导阻:<1Ω,越小越好
5、热功耗:与导阻有关,与封装有关
6、开关速度快,越快越好,满足工作频率80KHz以上
7、封装体积:主流是TO-252,TO-220
35W快充驱动板各功能模块可能用到的分立器件:
整流电路:整流桥或4*整流二极管
PFC升压电路:开关二级管、整流管、开关管N-MOS
初级高频转换电路:整流管、开关二级管、稳压管、开关管N-MOS
次级同步整流电路:整流管N-MOS、肖特基二极管、LT431
协议输出电路:VBUS开关管MOS
目前,35W快充充电器的市场销量仍有很大的增长空间,对充电器供应厂商而言,这是一个能提升产量的快速增量蓝海市场。35W快充产品作为一个相对新的快充产品,厂商在过流保护、过压保护、短路保护、过温保护、防扰保护、抗静电保护等防护功能上也做了更多产品研发工作,这样才能保证产品更安全、可靠。
对供应商而言,机遇和挑战并存。随着35W快充充电器的集成度越做越高,这就要求充电器内部的元器件布局更加紧凑,合科泰生产的二三极管、MOS管等具有大功率、小体积等特点,可满足35W快充充电器客户的高要求。
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