作者：充电头网
前言
近日，芯茂微推出第二代 65W 高频氮化镓快充应用方案，其前端控制芯片 LP88G24DCD 专为氮化镓特性进行了优化设计，工作频率范围可达到 25kHz~500kHz，内置 HV 启动和 X 电容放电功能，极轻载下工作在“软跳频”模式功耗低而且噪音小；另外芯片内置输出电流感应和计算单元，无需复杂的补偿计算就可以准确控制电源的输出过流点；搭配其同步整流 LP35118V，可使其性能达到最大优化。
产品介绍
话不多说，先看方案。
芯茂微 65W 第二代高频氮化镓方案设有绝缘胶带密封变压器、两级共模电感、安规X电容、滤波电感、三颗滤波电容。
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单&双 绕组变压器可选•灵活的方案设计，单绕组：利用VccH供电，无需外接LDO电路，双绕组：可以减少高压输出时的功耗。
同时也采用焊接小板策略，并设有 TT8MF 整流桥；立体布置，节省空间。
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输出端配置单USB-C端口，过孔焊接固定。
第二代高频氮化镓方案背面设有主令控制器、安规电容以及同步整流MOS等器件。
LP88G24DCD 合封芯片内置650V级联型结构的GaN功率器件，采用QFN8*8封装，进一步减小芯片占板面积；芯片引脚间爬电距离2mm，在各种电源应用场合中都具有极高的可靠性；此外，它将主控和 GaN 的驱动脚都外置，且相邻布置，可以方便的通过串联电阻来改善EMC性能。
以上是 LP88G24DCD 合封芯片的详细规格书，以供用户了解。
芯茂微次级同步整流控制器 LP35118V，采用 SOT23-6L 封装，适用于AC-DC 的同步整流应用，支持DCM和CCM工作模式，并具有极快的关断速度，大幅度降低CCM工作模式下的效率损耗；同时，LP35118V 集成VCC供电技术，无需辅助绕组供电下，保证VCC不会欠压。
以上为芯茂微次级同步整流控制器 LP35118V 的详细规格书。
芯茂微 65W 第二代高频氮化镓方案宽度约为49.16mm。
芯茂微 65W 第二代高频氮化镓方案长度约为48.12mm。
芯茂微 65W 第二代高频氮化镓方案变压器高度约为22.27mm。
芯茂微 65W 第二代高频氮化镓方案重量约为54.8g。
协议测试
测试充电设备完整的快充协议，可以根据具体的协议来匹配输出设备，从而获得更好的快充体验。
使用POWER-Z KM003C测得USB-C端口支持QC3+、PD3.0和Apple 2.4A等充电协议。
PDO报文方面，USB-C端口具有5V3A，9V3A、12V3A、15V3A和20V3.25A五组固定电压档位。
产品测试
充电兼容性测试
兼容性测试环节可以清楚的得知多功能插座为各个设备的充电情况，充电头网会使用几十款机型进行测试，为读者呈现真实的测试数据。
为 iPhone 14 Plus 充电，功率为9.23V 2.93A 27.04W。
为手机充电可以达到快充功率，同时为笔记本充电也可以达到该 PCB 板 USB-C 接口的最大输出功率。
将数据绘制成柱状图，可以看出支持笔记本在最高功率档位充电，同时针对其他设备的充电兼容性也十分亮眼。
充电全程测试
针对芯茂微的这款第二代高频氮化镓方案，USB-C 支持65W快充输出，所以此次充电全程测试选用的测试设备是 MacBook Air M2，充电全程在25的恒温箱中进行，接通电源，记录测试数据。
接通电源握手20V电压档位；前19分钟功率稳定在60W左右；随后功率逐渐下降，第54分钟，功率下降至25W左右并持续充电至1小时13分，随后进入涓流充电直至充满，充电全程耗时2小时11分钟左右。
将充电全程绘制成折线图，可以看出，这块 PCB 板 USB-C 接口为 MacBook Air M2充电，充至50%耗时33分钟，充至80%耗时1小时03分，完成充满则需要2小时11分。
空载功耗测试
现如今，用户使用充电器为设备充电结束后，不再从插座拔掉已成为常态。很多读者都想知道充电器如果一直插在插座上是否浪费电，待机功耗测试环节就是为了解答这个问题。
经过功率计测试，充电器在220V 50Hz的空载功耗为0.047W，换算下来一年损耗的电能约为0.41KW·h，若市电价为0.6元/KW·h，则充电器一年的电费约为0.25元左右。
充电器在110V 60Hz时空载功耗为0.028W，换算下来，一年损耗的电能约为0.25KW·h，若市电价为0.6元/KW·h，则充电器一年的电费约为0.15元左右。
小结
经过上面的空载功耗测试，芯茂微 65W 第二代高频氮化镓方案 USB-C在220V 50Hz 下完全低于GB20943-2017的标准；在标准下，在220V 50Hz 的市电环境下插在插座上不使用，一年下来消耗电费约0.25元左右，在110V 60Hz 的电压环境下，一年下来消耗的电费约0.15元左右；基本可以忽略不计。
转换效率
充电器本质上是一种转换设备，过程中会有损耗，以热量的形式散发出来；充电器从插座上汲取的功率往往会比充电器标注的功率大一些；下图是芯茂微 65W 第二代高频氮化镓方案 USB-C板端的输出功率，使用横河 WT310E 功率计记录在各个电压档位下转换效率。
将数据绘制成柱状图，可以看出，220V 50Hz 电压下转换效率在90-94%之间；110V 60Hz电压下转换效率则在91-93%之间。
纹波测试
由于充电器中采用开关电源，变压器次级输出的并非直流电，需要经过整流和电容滤波输出，也就是充电器输出会存在纹波；充电头网采用示波器测试充电器输出的纹波值，与国家标准进行比对，检测充电器的输出质量。纹波越低，充电器的输出质量就越高。
通过柱状图可以看出，在220V 50Hz电压下纹波数值最高的是5V0A档位，数值为56.8mVp-p，纹波数值最低的20V0A档位，数值为35.2mVp-p。
在110V 60Hz电压下纹波数值最高的是5V0A档位，数值为40.8mVp-p，纹波数值最低的则是20V0A档位，数值为31.2mVp-p。
通过柱状图可以看出，在220V 50Hz电压下，带载纹波最高的档位是5V3A,数值为52.8mVp-p，纹波最低的档位则是12V3A，数值为38.4mVp-p。
在110V 60Hz电压下，带载纹波最高的档位是20V3.25A，数值为121mVp-p，纹波最低的档位则是9V3A，数值为47.2mVp-p。
小结
国家标准中充电器纹波要求是不高于200mVp-p，芯茂微 65W 第二代高频氮化镓方案 USB-C 在110V 60Hz、220V 50Hz输入电压下，所有输出功率纹波峰峰值均低于121mVp-p，表现不错。
充电头网总结
芯茂微电子的氮化镓 GaN 器件采用级联结构，并且这种氮化镓器件相对于E-mode的氮化镓功率器件有诸多优势，导通损耗更低，驱动结构更简单，驱动容错性更强，非常适合用在开关电源上。
此 65W 第二代高频氮化镓方案采用方案芯片型号：LP88G24DCD（氮化镓合封驱动器）+LP35118V（同步整流），拥有单&双 绕组变压器可选•灵活的方案设计和优异的EMC性能，在各种电源应用场合中都具有极高的可靠性。
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