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如何应对20W PD快充小型化挑战?





芯朋微20W PD快充方案PN8161+PN8307H因集成度高、性能卓越、方案成本优势明显被众多电商品牌采用,已成为现象级爆款产品。

2020年10月,苹果宣布苹果 12系列手机以及官网所有在售苹果机型均不再附送充电器时,整个快充行业为之一振。如何在提升输出功率的同时,将20W充电器体积进一步减小?本期芯朋微技术团队将为各位粉丝分享基于PN8162 20W PD套片解决方案,包含线路图、BOM、变压器设计资料、Demo测试数据、芯片应用要点,轻松应对20W PD快充小型化挑战!



PN8162方案亮点


  1. 方案精简,利于充电器小型化设计

    原边主控和次边同步整流均实现功率集成,并可节省启动电阻、CS侦测电阻等多颗外围;

  2. 方案温升低,可满足安规要求

    PN8162采用QR控制技术,降低芯片开通损耗;PDFN功率封装,单边drain脚位,高低压引脚爬电距离大于1.2mm,便于PCB布线及敷铜散热;

  3. 智能控制技术,显著降低方案成本

    PN8162工作强制DCM模式,降低同步整流耐压;自适应QR开通技术,简化EMC设计;集成输入市电欠压及输出过压保护,无需外部辅助电路。



封装及脚位配置图 


PN8162内部集成了准谐振工作模式的电流模式控制器和功MOSFET,专用于高性能、外围元器件精简的交直流转换开关电源。

PN8307H包括同步整流控制器及高雪崩能力功率MOSFET,用于在高性能AC/DC反激系统中替代次级整流肖特基二极管。



DEMO 实物图




方案典型应用图




变压器结构




方案特征


  • 输入电压:90Vac~264Vac(47~63Hz)

  • 输出规格:5V3A;9V2.22A;12V1.67A

  • 待机功耗:<75mW

  • 平均效率:满足CoC V5 Tier 2能效要求

  • 变压器:PQ2013-5

  • 保护功能齐全:包含逐周期过流保护、过压保护、开环保护、过温保护、输出短路保护等,同时还集成AC电压欠压保护功能。



测试数据


待机




效率




输出电压纹波




市电BN0保护




温升



EMC测试



  • EMI传导、辐射满足EN55022 Class B标准要求,裕量均大于6dB

  • ESD满足IEC61000-4-2,8kV/15kV等级要求

  • EFT满足IEC 61000-4-4: 2004,4kV等级要求

  • Surge满足IEC 61000-4-5:2005,2kV等级要求

  • 交流绝缘满足3.75kV要求



应用要点


1. 因CS集成,Pomax仅可通过变压器匝比n和感量Lp微调:

备注:对于PN8162,Idlimit=1.1A;Td为寄生参数振荡周期的一半,通常在0.5-1us之间;12V输出时,n推荐值为11。


2. 根据输入欠压保护和输出OVP点设定R1、R2:

3. C1和FB内部25kΩ电阻形成低通滤波器,C1的推荐值为1nF,则滤波频率为6.4kHz。


4. R4决定了环路直流增益,为改善环路稳定性,R4推荐值为3kΩ


5. PCB布线应确保EMI滤波前部分远离PN8162 SW干扰源。



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