初级高适配+次级全集成，芯朋微QR-Lock技术65W快充套片登场

前言

近年来充电技术步入快速发展期，面对快充行业不断涌现的市场机遇，芯朋微顺势而为，先后推出了18W/20W PD快充方案PN8161+PN8307H和30W PD快充方案PN8165+PN8307H，因集成度高、性能卓越、方案成本优势明显，获得了众多品牌采用。而近期，芯朋微推出了全新的65W方案，为客户提供了更具优势的解决方案。

芯朋微65W方案由PN8213、PN8307P、AP2080三颗套片组合，搭配GaN或者 SuperJunction 器件，具有高环路稳定度、高功率密度、50mW低待机功耗、100V全集成同步整流等多重亮点，下面充电头网为各位工程师分享采用精准锁谷底QR-Lock技术的芯朋微65W方案相比于传统QR对充电器设计的影响。

方案介绍

PN8213 作为QR-Lock初级控制器，环路高度稳定，进口替换的适配度更高，最高支持500kHz工作频率，减小变压器及输出电容体积；典型转换效率大于93%，提升充电器功率密度。内置800V高压启动管和X电容放电功能，待机功耗小于50mW。

PN8213 与海外友商相比，具备“三高一低”的优势，外围少2-4颗（OVP复用）、1/4负载转换效率优于1%以上，启动HV耐压高出100V，VDD耐压高出30V，具有市电欠压保护、输出过压保护、原副边防直通保护、过载保护、过温保护等。

与 PN8213 搭配的是 PN8307P，PN8307P是一颗高度集成的同步整流器，内置100V/7mΩ智能MOSFET，支持自适应死区控制，更低温升，超高性价比。

此外，方案可选AP2080 Boost芯片以支持宽供电输出，AP2080使用兆赫兹开关频率的COT控制技术，将储能电感体积降至0805封装，任何工况下PN8165供电范围控制在11~35V，显著提升15~20V输出电压下的转换效率。

方案三颗芯片的封装及脚位配置如上图所示，其中PN8213采用SSOP10封装，PN8307P采用PDFN5x6封装，AP2080采用SOT23-3封装。

芯朋微65W快充Demo 如上图所示，Demo长约52mm，宽约27mm，高约20mm，整体体积十分小巧。

上图为 PN8213 初级主控芯片，AP2080 供电芯片与 PN8307P 组成的同步整流反激电源原理图，其中 PN8213 支持搭配GaN和传统MOS管应用，具备精准的谷底锁定，工作频率可达500kHz。

变压器采用ATQ23.7磁芯，绕线结构如上图所示，初级绕组电感量 (Lp) 为320±5%uH @10kHz。

对于市面上常见普通QR，因谷底不锁定，开关频率受Tosc影响显著，以上图参数举例：平均开关周期为7.95us(126kHz，第2谷底QR)，振荡周期为1.5us，增加一个谷底则开关频率降低27.8kHz，减少一个谷底则开关频率增加56.7kHz。因此，为满足最高频率限制，市面上常见普通QR的平均开关频率相对不高。

对于PN8213所采用的的精准锁谷底QR-Lock技术，在一个负载点附近开关频率仅受Ipmax影响，可近似等效为定频控制。因此，精准锁谷底QR-Lock技术相比普通QR整体工作频率更高、环路稳定性更佳。

效率测试方面，首先测试20V输出下的效率表现，可以看到芯朋微65W方案在115V和230V输入电压时，20V 1.5A的输出效率均超过92%，相较于能效标准有4%以上的裕量。

在15V输出下的效率表现测试中，可以看到芯朋微65W方案在115V和230V输入电压时，15V 3A的输出效率均超过92%，相较于能效标准有4%以上的裕量。

在9V输出下的效率表现测试中，可以看到芯朋微65W方案在115V输入电压时，9V 3A的输出效率接近92%，在230V输入电压时9V 3A的输出效率超过91%，相较于能效标准有4%以上的裕量。

在5V输出下的效率表现测试中，可以看到芯朋微65W方案在115V输入电压时，5V 3A的输出效率接近91%，在230V输入电压时5V 3A的输出效率接近89%，相较于能效标准有7%以上的裕量。

上图为芯朋微65W方案的空载待机功耗测试，从图中可以看到，芯朋微65W方案在115V输入下待机功耗约为34mW，230V输入下约为39mW，均低于75mW限制。

上图为AP2080工作曲线，在输入电压低于11V的时候，AP2080可以将输入电压升压至11V，为初级主控芯片供电，当输入电压高于11V时，AP2080进入直通状态，正常为初级主控芯片供电。

上图为Q1 VDS的应力测试，测试条件为264Vac输入，20V3.25A输出。从应力测试结果可以看到，Q1最高电压为578V，裕量充足。

上图为 U1 VDS 的应力测试，测试条件为264Vac输入，20V3.25A输出。从应力测试结果可以看到，U1的最高电压为80.7V，裕量充足。

温升测试方面，对芯朋微30W PD套片方案在不同输入输出条件下的温度表现进行测试，其中CH1：PN8213；CH2：Q1；CH4：T1  Core；CH5：T1 Wire；CH7：环温；CH8：PN8307P。

在90Vac输入，20V 3.25A输出时，经过2小时测试，环境温度稳定在26℃，PN8213温度稳定在93.6℃；PN8307P温度稳定在103.8℃。

在264Vac输入，20V 3.25A输出时，经过3小时40分钟的测试，环境温度稳定在25.4℃，PN8213温度稳定在91.9℃；PN8307P温度稳定在111.5℃。

EMC测试方面，芯朋微65W方案的EMI传导、辐射满足EN55032 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3.75kVac要求。

充电头网总结

芯朋微PN8213+PN8307P+AP2820组成的65W快充方案，不仅具备高环路稳定度、高功率密度、低待机功耗、100V全集成同步整流等多重亮点，而且在效率、功耗、应力、温升、EMC等方面的测试中，芯朋微65W快充方案均展现出不俗的实力。

芯朋微主要产品包括AC-DC、DC-DC、Motor Driver等，广泛应用于家用电器、手机及平板、充电&适配器、智能电网、5G通信、工控设备等领域。目前，芯朋微已发展成为国内高压电源和驱动类芯片的领先供应商，为众多电子行业知名企业提供功率集成电路产品和解决方案，年出货超过14亿颗芯片，建立了良好的品牌优势。