產(chǎn)品簡(jiǎn)介
KP2202/KP2206X 系列產(chǎn)品為必易微“第一代”GaN 快充解決方案，擁有 500kHz 最高工作頻率、QR 谷底鎖定、GaN 直驅(qū)、驅(qū)動(dòng)速度可調(diào)、雙繞組供電、過(guò)流點(diǎn)準(zhǔn)等諸多亮點(diǎn)，并成功應(yīng)用在酷科 Lighter、聯(lián)想餅干、Mophie 迪士尼聯(lián)名款等多款快充產(chǎn)品中。
必易微順應(yīng)市場(chǎng)需求不斷推陳出新，在今年隆重推出了“第二代”GaN 快充解決方案 KP2208X。它不僅保留了 KP2206X 系列的優(yōu)質(zhì)基因，同時(shí)帶來(lái)更簡(jiǎn)潔的腳位、更好的細(xì)節(jié)處理和更實(shí)惠的價(jià)格：
1、谷底鎖定，鎖住能效、趕走噪聲
2、最高工作頻率 130kHz 和 220kHz 兩檔可選，更多設(shè)計(jì)空間
3、輕載 SR 應(yīng)力優(yōu)化，更多裕量、更多安心
4、驅(qū)動(dòng)電流四檔可選，EMI 裕量和效率裕量可靈活轉(zhuǎn)化
5、定制 ESOP-7 封裝，接近 SOP-8 的成本、媲美 DFN5*6 的散熱能力
6、集成完備的保護(hù)功能
此外，KP2208X 內(nèi)置的依舊是英諾賽科高壓 E-Mode GaN，其性能和品質(zhì)已經(jīng)被行業(yè)高度認(rèn)可。
KP2208X 典型應(yīng)用框圖
KP2208X 亮點(diǎn)展示
1、谷底鎖定，鎖住能效、趕走噪聲
KP2208X 在 Low Line 下最多鎖定 5 個(gè)谷底，在 High line 下最多鎖定 6 個(gè)谷底。在高頻設(shè)計(jì)下，谷底鎖定功能可以防止谷底跳動(dòng)，避免噪聲，同時(shí)帶來(lái)最優(yōu)的轉(zhuǎn)換效率。此外，谷底鎖定也是搭配 ZVS SR 的必須功能；借助副邊 SR 來(lái)實(shí)現(xiàn) ZVS 開(kāi)通，QR 反激的設(shè)計(jì)頻率、效率和 EMI 性能都能得到顯著的提升。
ZVS SR 基本原理
2、最高工作頻率 130kHz 和 220kHz 兩檔可選，更多設(shè)計(jì)空間
KP2208X 最高頻率配置
KP2208X 復(fù)用 CS 管腳以設(shè)定系統(tǒng)最高工作頻率，CS 管腳連接如上圖所示。芯片啟動(dòng)時(shí)，KP2208X 通過(guò)檢測(cè) RSEL 電阻從而決定芯片最大工作頻率。設(shè)定不同的 RSEL 電阻值即可選擇兩檔不同的系統(tǒng)工作頻率上限。選檔判定結(jié)束后系統(tǒng)鎖定，每一次啟動(dòng)都伴隨一次判定。推薦的 RSEL 電阻值與最大工作頻率的關(guān)系見(jiàn)下表。
3、輕載 SR 應(yīng)力優(yōu)化，更多裕量、更多安心
一般 QR 反激 SR 應(yīng)力表現(xiàn)
在一般的 QR 反激電源系統(tǒng)中，SR MOSFET 在空載條件下的電壓應(yīng)力反而高于重載，導(dǎo)致 SR 電壓應(yīng)力裕量不足；如上圖所示，空載 SR 電壓應(yīng)力達(dá)到了 94.8V，選用 100V SR MOSFET 應(yīng)力裕量不足。這是因?yàn)闈M載工作時(shí)，原邊 MOSFET 在振蕩谷底開(kāi)通，開(kāi)通點(diǎn) Drain 電壓為 Vbus-N*Vo*k (其中 k<1)；而空載工作時(shí)，原邊 MOS 開(kāi)通點(diǎn) Drain 電壓為 Vbus。原邊 MOS 開(kāi)通時(shí)反激電源的寄生振蕩等效于二階 LC 諧振模型，原邊 MOS 開(kāi)通點(diǎn) Drain 電壓越高，相當(dāng)于給二階 LC 模型更大的階躍輸入；SR 的電壓應(yīng)力可等效于對(duì)階躍輸入的響應(yīng)，輸入越大，電壓應(yīng)力也越高。
KP2208X 優(yōu)化輕載 SR 電壓應(yīng)力的原理
如上圖所示，KP2208X 在輕載時(shí)，自動(dòng)調(diào)慢了原邊 GaN 的驅(qū)動(dòng)電流，使得 SR MOSFET 在輕載的電壓應(yīng)力降低，同時(shí)又不至于影響滿載的效率。
上表展示了 33W 快充電源的應(yīng)力測(cè)試結(jié)果，在 265Vac 輸入、20W 輸出的條件下，SR 在空載的電壓應(yīng)力只有 81.6V，在滿載的電壓應(yīng)力是 90.8V。
4、驅(qū)動(dòng)電流四檔可選，EMI 裕量和效率裕量可靈活轉(zhuǎn)化
KP2208X CS 負(fù)壓采樣
為了保障 GaN FET 工作的可靠性和高系統(tǒng)效率，KP2208X 內(nèi)置了高精度、高可靠性的驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電壓為 6.2V。KP2208X 的 CS 采用負(fù)壓采樣，電流采樣電阻 Rcs 在 GaN 驅(qū)動(dòng)回路之外，GaN 的驅(qū)動(dòng)電壓更加穩(wěn)定、可靠！
EMI 性能為高頻 AC-DC 轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)難點(diǎn)，為此 KP2208X 通過(guò) DEM 管腳集成了驅(qū)動(dòng)電流分檔配置功能。如上表所示，通過(guò)配置 DEM 管腳分壓電阻值，可以選擇不同檔位的驅(qū)動(dòng)電流，進(jìn)而調(diào)節(jié) GaN FET 的開(kāi)通速度，系統(tǒng)設(shè)計(jì)者可以獲得最優(yōu)的 EMI 性能和系統(tǒng)效率的平衡。
其中，檔位 2 輕載時(shí)候驅(qū)動(dòng)電流不會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)，檔位 1、3、4 輕載時(shí)驅(qū)動(dòng)電流自動(dòng)變小以優(yōu)化 SR 的電壓應(yīng)力。
5、定制 ESOP-7 封裝，接近 SOP-8 的成本、媲美 DFN5*6 的散熱能力
必易微定制的 ESOP-7 封裝，更適合集成 E-Mode GaN，散熱能力媲美 DFN5*6，價(jià)格則有潛力跟 SOP-8 做到接近。上表是以 33W 快充作為驗(yàn)證平臺(tái)，對(duì)比 ESOP-7 和 DFN5*6 的溫升，可以看到兩者的溫升非常接近。
6、集成完備的保護(hù)功能
KP2208X 還集成完備的保護(hù)功能，包括：VDD 欠壓保護(hù)、VDD 過(guò)壓保護(hù)、輸入欠壓保護(hù) (Line BOP)、輸出過(guò)壓保護(hù) (OVP)、逐周期電流限制 (OCP)、異常過(guò)流保護(hù) (AOCP)、過(guò)載保護(hù) (OLP)、輸出過(guò)流保護(hù) (SOCP)、內(nèi)置過(guò)熱保護(hù) (OTP)、CS 管腳開(kāi)路保護(hù)等。
當(dāng)輸入電壓低于額定 90Vac 輸入規(guī)格時(shí)，電源有可能還會(huì)繼續(xù)工作，此時(shí)電源的熱應(yīng)力和電流應(yīng)力會(huì)高于額定輸入條件，有損壞的風(fēng)險(xiǎn)。KP2208X 集成的 Line BOP 保護(hù)，可以保證 GaN 的電流應(yīng)力不超過(guò) Maximum rating，從而保證 GaN 的可靠工作。
KP22083 33W 方案展示
下面展示了 KP22083+KP40611 33W Demo 方案：
支持 PD 3.0 和 QC 3.0 協(xié)議
輸出規(guī)格：5V3A/9V3A/11V3A/12V2.5A/15V2A/20V1.5A
Demo 尺寸：26.5mm×26.5mm×25mm
待機(jī)功耗<30mW
EMI 滿足 EN55022B Class B，>6dB 裕量
ESD 滿足 IEC61000-4-2，接觸 9kV/空氣 16kV
Surge 滿足 IEC61000-4-5，差模 1.5kV/共模 2.5kV
方案展示
性能展示
效率展示
輸出過(guò)載保護(hù)功能展示
上圖中所示的輸出過(guò)載保護(hù)，是從協(xié)議芯片前面、輸出電容上拉負(fù)載，展示 KP2208X 自帶的 OCP 功能，5V、9V、11V 和 12V 輸出時(shí) OCP 為 3.5A 左右，15V 和 20V 輸出時(shí) OCP 是 2.2A 左右。這個(gè)功能相當(dāng)于給快充電源上了雙保險(xiǎn)，即便協(xié)議芯片故障，快充電源仍然符合 LPS 標(biāo)準(zhǔn)。
總結(jié)
必易微深耕 AC-DC 已經(jīng) 9 年有余，堅(jiān)持以務(wù)實(shí)的作風(fēng)打造產(chǎn)品、服務(wù)客戶。KP2208X 是“第二代”GaN 快充方案，我們會(huì)不斷地超越自我，追求極致，致力于為行業(yè)提供更好的電源 IC 解決方案。
彩蛋
預(yù)告：必易微即將推出高頻 GaN PSR 方案 KP2360X！最高工作頻率 130kHz，谷底鎖定功能，集成 Line BOP，目標(biāo)功率 18~65W！敬請(qǐng)期待！
