快充如何设计?拆解一个快充头,学习其电路方案!

随着时代的发展,基本看不到那种又大又重的笨重的适配器了,现在大多数的充电头适配器都是支持快充的充电器,并且现在随着技术的发展,充电头的瓦数也逐渐从最初的18W快充,慢慢的增加,钳工前阵子买了个小米17的手机就是100W快充。所以不知道大家是否和钳工一样对这种大功率快充有疑惑,如何能在这如此有限的空间内做到这么高的功率?

恰巧,钳工最近在冲浪的时候,看到了一个MPS推出140W高性能快充解决方案,所以钳工申请了一个MPS的一个140W充电头的一个评估板(型号:EVXG2101-2B-G44100-1A-00A),那么接下来就让我们一起看看这种大功率充电头的庐山真面目吧!下图是我申请到的140W快充的实物图:

如果你也需要这个评估板(型号:EVXG2101-2B-G44100-1A-00A)来测试性能。点击下面的链接申请即可。

https://app.jingsocial.com/mF/commonLandingPage/CTA/d4c4523584d24f799b63119c8d53c67f?pushId=vo3zHc4CJPH3cCNsYtBH5V1

我们就先分析一下实物图,看一下这个电路板的大致排布是怎么样的,首先是顶层,交流输入的火线和零线从顶层的右下角进入,然后是滤波的共模电感,整流桥(整流桥会有一定的发热,所以整流桥这部分增加了一个散热的铜块),下图是正视图和侧视图,可以看到所有的插件元器件都在顶层:

然后我们查看底层,可以看到所有的贴片元件都在电路板的背面,这个也方便贴片,PFC控制芯片采用的MPS的MPG44100,ZVS反激控制器采用的是MPS的MPXG2101,这个芯片的好处也很明显,他不需要光耦进行反馈,他是通过电容隔离,整个芯片是横跨原副边的,这个我也是第一次见,很有意思。

然后下面是这个评估板对应的电路图部分,这个是上面讲的PFC和反激控制部分,PFC部分采用MPG44100功率调节器,芯片内置新一代GaN 功率芯片,控制器集成GaN驱动与电流采样功能,无需外置采样电阻,同时支持QR、CRM、DCM多模式智能切换,无需辅助绕组即可完成检测,电路非常简洁。

ZVS反激部分选用MPXG2101,属于MPXG210X系列高性能功率调节器。该系列分两个版本:A版本内置原边GaN驱动与功率管、副边SiMOS驱动与功率管,适合输出电流较小,譬如65W(20V/3.25A)以内小功率场景;B版本内置原边GaN驱动与功率管、副边同步整流驱动,可外接功率管,完美适配全电压输入100W–180W较大功率应用。这个芯片横跨初次级设计,采用容隔离技术,初次级耐压超过5700V,满足安规要求,同时省去光耦,兼顾原边反馈与同步整流优势,实现更精准、更稳定的输出控制。

然后上面的原理图就是这个快充的电源输出的主要功率部分了,用来产生副边用来充电的电压。不过这个还有一份原理图,那么就是PD协议的控制部分,这个在最开始的实物图中也有看到,有一个竖插的小电路板,如下图:

这个PD小板的原理图也在资料中,采用的是英集芯的IP2756(PD控制器),这个芯片用来完成PD的协议控制,通过USB读取被充电设备的协议请求电压的控制,电路图如下所示:

那么读到这里你是不是也知道快充头是哪几部分组成的了,分别就是PFC控制部分,反激电源输出,以及PD协议控制部分。

这个MPS的方案总体来说是非常不错的:

  • 多模式PFC+ZVS反激架构;

  • 和传统的LLC和AHB有架构不同,但功率密度相当;

  • 待机功耗更低,轻载效率更高

方案总结:

MPS 140W GaN快充解决方案,以MPG44100+MPXG2101为核心,凭借高集成架构、智能多模式控制、ZVS自适应开关等技术,实现三大核心突破:效率逼近95%、功率密度大幅提升、外围元件极简。同时满足最新国标GB20943 Level 1的最低待机功耗要求( <75mW @ >49W)。非常适合用于140W PD快充、笔记本电源、高端适配器等产品。

1 个赞

如果需申请评估板(型号:EVXG2101-2B-G44100-1A-00A)。扫下面的二维码申请即可哦~**

1 个赞