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产品资讯 | SJ MOS 在PD快充上的应用

发布时间:2023-09-01 18:34:40 阅览次数:597 来源:


一、USB充电发展史


USB PD1.0是对之前USB BC技术的整合,2012年USB-IF发布USB PD 1.0快充协议。这是一种基于USB Type-A和USB Type-B接口的协议,由于线材等因素限制,充电功率较低,并没有得到广泛认可。

USB PD2.0规范的发布是基于Type-C接口实现的,VBUS电压可以在5V,9V,15V和20V之间切换。USB PD2.O规范奠定了现代USB PD技术的基础,具有划时代意义。2014 年 8 月,USB PD2.0 快充标准发布,不仅规定了 USB Type-C 接口为唯一的标准接口,而且还赋予了这个接口更多的功能,比如充电、数据传输、音频传输等。在充电方面 USB PD2.0 定义了支持 5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V5A 输出,最大充电功率达到 100W。

2015 年 11 月,USB PD 进入到了 PD3.0 快充时代。USB PD3.0 相对于 USB PD2.0 的变化主要有三方面:增加了对设备内置电池特性更为详细的描述;增加了通过PD通信进行设备软硬件版本识别和软件更新的功能,以及增加了数字证书及数字签名功能。2017 年 2 月,USB PD 迎来“小修补”的重大更新,USB PD3.0 PPS 发布,在 PD3.0 标准的基础上增加了可编程电源功能(PPS)。

USB PD 3.1 是由 USB-IF 协会于 2021 年推出的快充协议标准,它是在 USB PD 3.0 的基础上进一步扩展了功率范围。在 USB PD 3.1 规范中,原来的 USB PD3.0 内容被归到标准功率范围(SPR)里面,最大功率保持 100W 不变;同时增加了扩展功率范围(EPR),最大功率由 100W 扩展到 240W。在 EPR 中,新增了多种固定电压档和可调电压档,以满足不同设备的充电需求。




二、市场分析

5G的发展赋予智能终端日趋多元的功能和应用场景,但也使其耗电量攀升。大功率、小体积、高性能已经成为消费类电源产品的主要发展趋势,PD3.1标准进一步推动了PD快充标准的通用性,促使快充技术逐步覆盖手机、平板电脑、笔记本电脑、显示器、新能源汽车、电动工具、IoT设备等领域。需求增长促进市场规模增长,数据统计,2020年全球快充市场规模为500亿元,同比增长15.21%,2022年有线充电器市场快充渗透率已达95%。预计2023年快充市场规模为1000亿元,CACR达28%。
三、产品应用及优势

PD充电器QR反激拓扑(<75W)

QR反激+次级同步整流拓扑,初级MOS要求开关的速度是适中,EMI特性好,次级MOS需低FOM值,Vth值低。

PD充电器PFC+LLC拓扑(>75W)

PFC+LLC拓扑,第一级PFC电路,要求内阻小,电路启动时,冲击电流较大,要求MOSFET有较强的EAS能力;后级LLC谐振电路,要求MOSFET的Body Diode具有较强的di/dt能力,较小的Qrr。次级的次级MOS需低FOM值,Vth值低。

PD快充市场应用,龙腾半导体的高压SJ MOS,其产品优势

1.针对QR反激拓扑,优化开关速度,更容易通过EMI测试;

2.针对LLC拓扑,优化体二极管,增强di/dt能力,降低Qrr和驱动干扰;

3.优化Qg和Coss/Ciss比值,降低驱动损耗,提升驱动抗干扰能力;

4.优化EAS,增强抗雪崩能力。


PD快充市场应用,龙腾半导体的SGT MOS,其产品优势:
1.优化Qg和Vth,低开启电压可匹配大多数同步整流芯片;
2.优化Coss和Rdson,更大程度的降低开关损耗和导通损耗,降低温升。

以上优点,使得龙腾产品在PD快充上的应用简单。

65W PD充电头高压MOS对比测试

四、龙腾PD快充MOSFET选型表

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