100瓦USB PD充电器是市场上的新宠。可单口输出100W功率，支持双口电源盲插。同时还支持多台设备同时快速充电，非常实用。由于其强大的性能和全面的功能，被消费者所接受，逐渐成为USB PD市场的主要出货力量。 　　

　　

　　针对日益增长的100瓦快充市场，氮化镓器件原厂聚芯推出了LLC拓扑的140W开关电源，采用氮化镓开关进行PFC升压和LLC谐振，采用碳化硅二极管作为PFC升压整流。 　　

　　

　　该电源方案采用高度集成的MPS HR1211二合一主控芯片，内部集成PFC和LLC控制器，可以实现简化的电源设计。电源方案实测尺寸为70*60*22.5mm，功率密度达到1.47W/cm。通过二次降压电路，可以实现多端口大功率USB PD应用，也可以直接连接输出线为笔记本等设备供电。 　　

　　

　　一、140W GaN电源异形芯参考设计图外观 　　

　　

　　聚能芯140W氮化镓电源参考设计采用三小板和大板相结合的方式。两个小板分别焊接滤波电容，另一个小板焊接输入滤波器。 　　

　　

　　 　　

　　

　　在背面，你可以看到两个整流桥，氮化镓开关管。采用MPS HR1211 MP6924A作为电源，组成高效LLC电源。HR1211内部集成PFC和LLC控制器，MP6924A用于输出同步整流。具有多芯的增强型氮化镓器件可以由HR1211直接驱动，无需外部驱动器。 　　

　　

　　 　　

　　

　　游标卡尺测量电源长度约为70mm。 　　

　　

　　 　　

　　

　　电源宽度为60mm。 　　

　　

　　 　　

　　

　　电源厚度约为22.5毫米. 　　

　　

　　 　　

　　

　　这款140W供电方案的实测重量为114.9g. 　　

　　

　　 　　

　　

　　这种140W电源方案的体积接近100W多端口GaN电源的体积。 　　

　　

　　二、聚能装药核心140W氮化镓电源的参考设计分析140W氮化镓电源采用MPS HR1211二合一控制器，芯片内部集成PFC控制器和LLC控制器。PFC控制器支持根据负载进行联动，以获得出色的待机功耗和转换效率。 　　

　　

　　 　　

　　

　　劲量芯140W供电方案正视图。 　　

　　

　　 　　

　　

　　劲量芯140W供电方案背面列表。 　　

　　

　　 　　

　　

　　输入板上焊接有输入熔丝、共模扼流圈、X电容、Y电容等器件。 　　

　　

　　 　　

　　

　　输入端的两个Y电容均来自特锐祥。 　　

　　

　　 　　

　　

　　电路板的一侧是滤波电感、薄膜滤波电容和PFC升压电感。 　　

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另一侧为LLC谐振电容，谐振电感和LLC变压器。

　　

　　

输出采用固态电容滤波，焊接在垂直的小板上，节省PCB面积。

　　

　　

PFC升压输出滤波采用四颗永铭KCX系列高压电容并联。

　　

　　

输入端整流采用沃尔德WRLSB80M整流桥，使用两颗均摊发热。

　　

　　

电源主控芯片采用MPS HR1211，是一颗多模式PFC和电流模式LLC二合一控制器，将传统芯片方案需要2-3颗芯片才能实现的功能集成在一颗芯片内部，PFC控制器支持CCM和DCM工作模式。

　　

　　

HR1211采用数字控制内核，支持高压启动和智能X电容放电，PFC级支持最高250KHz工作频率，LLC级内置600V半桥驱动器，内部集成自举二极管，工作频率高达500KHz，支持丰富的保护功能。

　　

　　

PFC升压采用聚能创芯CGL65R150B氮化镓开关管，CGL65R150B是一款耐压650V，导阻120mΩ的增强型氮化镓开关管，支持超快开关，具有低栅极电荷和输出电荷，支持开尔文源极，符合JEDEC的标准级应用认证。

　　

　　

聚能创芯CGL65R150B采用PQFN8*8封装，适用于高压AC/DC转换，可用在140W功率段PFC主功率开关管，240W功率段 LLC主功率开关管。

　　

　　

PFC升压整流管采用美浦森 MSM06065G1 碳化硅二极管，采用DFN5*6封装。碳化硅二极管具有极低的反向恢复恢复电流，能够降低反向恢复电流带来的EMI辐射和效率降低，从而提升电源的转换效率。

　　

　　

LLC半桥使用两颗聚能创芯CGK65R400B 氮化镓开关管，聚能创芯CGK65R400B是一款耐压650V，导阻350mΩ的增强型氮化镓开关管，支持超快开关，具有低栅极电荷和输出电荷，支持开尔文源极，符合JEDEC的标准级应用认证。

　　

　　

聚能创芯CGK65R400B采用PQFN5*6封装，适用于高压AC/DC转换，可应用在30W功率段反激主功率开关管，120W LLC主功率开关管。

　　

　　

贴片Y电容来自特瑞祥。

　　

　　

LLC同步整流控制器为MPS MP6924A，MP6924A是一颗双路LLC同步整流器，具有更强的抗干扰度和快速关断功能，可兼容CCM/DCM模式。

　　

　　

LLC同步整流使用两颗AON6292。

　　

　　

输出固态电容两颗并联，470μF 35V。

　　

　　

1018光耦用于输出电压反馈。

　　

充电头网总结聚能创芯140W 氮化镓电源采用LLC拓扑，固定电压输出，可用于多口快充和笔记本电脑电源应用。电源内部采用MPS HR1211二合一控制器，搭配聚能创芯氮化镓器件实现了高集成化的开关电源设计，同时更加节能，满足高能效要求。

　　

聚能创芯已经推出了多款氮化镓器件，可应用于不同功率范围的充电器中。聚能创芯可为PD快充，新能源发电，数据中心，5G通讯等提供全部国产化的氮化镓功率器件产品和电源解决方案。