茂睿芯应用方案：65W PD快充解决方案

发布时间：2023-05-23 11:26
作者：Ameya360
来源：网络
阅读量：2193

　　随着移动设备的智能化提升，移动设备的运算能力也是按照摩尔定律在逐年增长。移动设备对功率的需求也是水涨船高，为了能够更快更高效地将移动设备充满电，各手机和PC厂相继推出了多种快充协议，其中PD作为兼容性最广的协议，更是被广泛采用。Meraki 借助自有的PWM控制器和SR控制器开发了65W PD 快充整体解决方案。

　　茂睿芯参考设计:

　　该65W PD快充方案功率级部分是基于MK2687+MK1808。其中MK2687是CCM/QR/DCM多模态PWM控制器，Vcc耐压高达110V，针对PD的宽范围输出无需额外的辅助绕组。MK1808是高速同步整流，有效支持CCM，其10ns的关断延迟保证系统进入CCM时开关应力也很低。

　　方案原理图

　　茂睿芯应用方案：65W PD快充解决方案

　　方案实物图

茂睿芯应用方案：65W PD快充解决方案

　　茂睿芯方案参数:

　　Demo size:长63mm*宽30mm*高19mm

　　Input: 90Vac~264Vac

　　Output: 3.3V~15V3A，20V3.25A

　　Efficiency (Avg.): 91.6% at 115Vac, 92.1% at 230Vac

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　　茂睿芯推出第二代CAN FD收发器MCAN1462，是国内首款支持10Mbps通信速率、具有信号改善能力(SIC)的CAN FD收发器，实现了CiA 601-4中定义的CAN SIC功能，能够有效提升信号质量，支持在复杂的总线拓扑中进行更高的通信速率和更可靠的数据传输。MCAN1462在实现CAN FD通信的同时，还提供总线±58V耐压的能力，并且该款新品兼容3.3V和5V MCU，能为客户提供更多故障保护解决方案，为汽车制造商在整车系统性能、产品质量和可靠性赋能。　　一、MCAN1462产品特征　　5V电源供电，兼容3.3V/5V微处理器，支持12V和24V车载系统;　　符合ISO 11898-2:2016和ISO 11898-5:2007物理层标准;　　最高支持10Mbps通信速率;　　±30V接收器共模输入电压;　　满足CiA 601-4信号改善(SIC)规范，支持车载复杂星型网络;　　具有更严格的位时序对称性和更短的对称传播延迟时间;　　结温范围：-40℃~150℃;　　未上电时的理想无源特性：　　— 总线和逻辑引脚呈高阻态(无负载)　　— 上电和掉电时总线和RXD输出无毛刺脉冲　　保护特性：　　— 总线故障保护：±58 V　　— VCC和VIO(仅限MCAN1462V系列)电源引脚上具有欠压保护　　— 驱动器显性超时(TXD DTO) —— 数据速率低至5kbps　　— 热关断保护(TSD)　　— 过流保护(OCP)　　提供SOP8/DFN3*3-8封装，提供绿色环保无铅封装;　　AEC-Q100认证。　　二、MCAN1462 CAN FD收发器封装及引脚功能　　1、MCAN1462引脚封装图　　2、MCAN1462引脚功能定义　　三、MCAN1462 应用框图　　1、±58V 显性过流保护(IOS(DOM))　　以CANL短接+58V为例，TXD=0时，端口电流会限制在90mA，有效保护CAN端口。　　2、低功耗模式唤醒功能(WUP)　　总线其他节点发送唤醒波形，MCAN1462侦听总线为显性-隐性-显性后，芯片唤醒，RXD以特定规律跟随总线。　　3、典型循环时间　　MCAN1462系列可以显著改善收发器的典型循环时间，典型应用条件下延迟在60ns。　　4、驱动器显性超时　　在CAN局域网内，为防止某一节点出现故障导致通信异常，且不可恢复。收发器在设计上加入了驱动器显性超时功能。在TXD为显性时，且t>tTXD_DTO时，芯片禁止驱动器发送，总线恢复至隐性。　　五、MCAN1462产品优势　　1、信号改善功能　　图1搭建的单星型网络实验平台(该实验平台各节点通过5m双绞线连接至中心点)可以验证信号改善功能的有效性。图2为标准CAN FD收发器在单星型网络中的输出波形图，图3为带信号改善功能的CAN FD SIC收发器在同等条件下的对比图。可见，带信号改善功能(SIC)的CAN 收发器可以吸收信号反射，改善信号质量。　　2、良好的共模特性输出　　针对车载领域复杂的电磁环境，MCAN1462的收发进行特殊优化，保证最优的共模性能。在VCC=5V，TXD=10Mbps，Csplit=4.7nF时，输出共模电压峰峰值VCM(CANH+CANL)为500mV，ΔtREC=5ns 。　　3、±58V总线故障保护　　由于在实际应用环境中经常出现线路磨损、人为短接等原因，CAN总线容易与系统电源发生短接，这就需要CAN收发器具备一定的总线耐压能力，以提高整个系统的可靠性。而MCAN1462的总线故障保护能力最高可达±58V，足以满足乘用车系统或商用车系统对CAN收发器总线耐压的要求。　　4、±30V的共模信号接收　　在具体使用场景中，通信双方一般是采用双绞线形式进行差分信号的传输，有时由于双方所处地的电压不同，接收方接收信号时共模电压会产生较大偏移。针对这个问题，MCAN1462将共模输入电压提升至±30V，大大降低了因为共模电压过大时接收方发生解析数据异常的情况。　　5、支持CAN FD协议　　MCAN1462兼容ISO 11898-2:2016标准，可支持10Mbps的通信速率，物理层兼容CAN FD协议。　　六、典型应用　　七、全系列CAN FD收发器选型表　　茂睿芯在MCAN1042系列基础上，采用信号改善技术研发的第二代MCAN1462系列CAN SIC收发器产品，能够广泛应用于车身控制，智能座舱，域控制器，T-Box、ADAS、智能网关、底盘与动力系统等，无需在物理层或应用层做任何修改设计，MCAN1462能有效兼容常规CAN FD收发器，提高研发效率，助力国产车载通信总线技术发展，助力汽车控制智能化!
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　　近日，茂睿芯CAN FD收发器MCAN1042-Q1已顺利通过德国Communication & Systems Group(简称C&S)实验室的兼容性认证。这一认证成果标志了茂睿芯车载通信接口产品其兼容性和通信可靠性获到了行业权威实验室的认可，为国产汽车车载通信领域注入新的活力。　　德国Communication & Systems Group实验室(简称C&S)成立于1995年，拥有超过25年车用网络通信开发和测试经验，是国际通讯行业内公认的测试车载芯片能否实现互联互通和网络兼容的行业标杆性权威认证机构。CAN FD(CAN with Flexible Data rate)收发器是一种用于汽车通信的设备，具有高带宽、高速率以及高实时性能等特点，被广泛应用于汽车动力系统、底盘控制、车身控制和娱乐系统等领域，是汽车电子领域的重要技术方向。如果CAN FD收发器能通过C&S的兼容性测试，这意味着它具备了与整车CAN总线上下游设备互联互通的能力，可直接和其他通过C&S认证的CAN收发器无障碍通信，无需再对整车进行繁琐的兼容性测试，极大地简化整车网络的部署和调试工作，提高了车辆的可靠性和安全性!　　MCAN1042-Q1作为茂睿芯自主研发的高性能CAN接口芯片代表，具有高可靠性、低功耗和高集成等特点，该芯片完全符合ISO 11898标准，具有高水平的通信性能和可靠性，可以满足汽车行业对高安全性和可靠性的要求。　　茂睿芯Interface系列产品选型表　　此次MCAN1042-Q1成功通过C&S认证也充分证明了茂睿芯在车载通信接口技术领域的实力和创“芯”能力，我们将继续秉承“创新极客文化·打造模拟精品”的理念，不断推出更多高性能、高品质的车载通信接口芯片，为国产汽车行业的发展贡献更多的力量!
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　　LLC拓扑以高效率的优势，在很多场合都取代了传统的反激电路，在家用电器中获得了较高的效率，从而达到能耗要求。LLC拓扑适合于固定电压应用的家电产品，近年来也逐渐用于高性能小体积充电器，如笔记本适配器和PD快充中。　　由于LLC拓扑要求输入输出电压固定，并且能够使用LLC拓扑的也都是大功率电源，所以LLC需要增加PFC功率因数校正电路。PFC不仅用于校正功率因数，还用于输出稳定的直流电压为LLC级供电。　　充电头网了解到茂睿芯最新推出了一款LLC控制器芯片MK2189系列与PFC控制器芯片MK2562系列，当这两个系列的芯片组合使用时，能够支持设计出100至1000W级别的高性能快充产品。　　二、茂睿芯PFC+LLC大功率快充套片芯片方案　　1、茂睿芯MK2189系列　　MK2189/L/D是一款电压模式LLC控制器，以电压为主要控制变量，它可与LLC SR控制器MK1620/1搭配使用，实现高效率和高可靠性的LLC设计。　　MK2189系列通过调节工作频率来获得输出电压的调节。在关断和开启之间固定插入了死区时间以提高可靠性。该IC提供了一个引脚(CSS)，允许用户从外部编程振荡器的频率。在启动时，切换频率从可编程的最大值开始，逐渐减小，直至达到由控制回路确定的稳态值。这种频率变化是非线性的，以最小化输出电压过冲，且其持续时间也是可编程的。　　在轻负载下，MK2189/L/D将自动进入猝发模式操作，降低系统设备的开关损耗，可进行噪声抑制。如果一级保护不足以控制主电流，更高级别的过电流保护(OCP)将关闭该IC。它们的组合提供了完整的过载和短路保护。另外，还有一个受保护的输入(DIS)，可轻松实现过温保护(OTP)或过压保护(OVP)的应用。　　MK2189系列具有宽VCC电压范围，最高可达26V，其中MK2189D可调节从250ns到1us的死区时间。工作频率高达500KHz，具有0.3A驱动电流和0.8A下拉电流，可满足各种电源需求，采用SOP-16封装，可应用于AC/DC适配器、高功率密度直流/直流变换器、服务器中心、液晶显示器等领域。　　2、茂睿芯MK2562系列　　MK2562系列是高性能AC/DC电源系统中至关重要的导通模式PFC控制器芯片，其能够在11V至30V的广泛VCC电压范围内稳定工作，具有低于160μA的静态电流与低于20μA的启动电流，有助于降低整体的能源消耗，而且对于延长电源系统的使用寿命也极为有利。　　借助其精准的线性乘法器和THD(总谐波失真)优化器，MK2562在各种工作条件下均能实现极低的THD和接近1的功率因数。同时其内置的交流零点穿越谐波补偿器，不仅提升了电源系统效率，同时显著减少噪音和干扰，增强了系统的抗干扰性能。　　MK2562系列还具备多项智能保护策略，包括软启动/停止保护、过欠压保护、以及高/低线过电流保护，有效降低MOS管的电压应力，显著提升系统可靠性。特别是对于重视轻载效率的应用，MK2562系列提供了可选的不连续导通模式(DCM)，在DCM模式下，通过谷底切换方式优化切换频率，进一步提高效率。　　此外，MK2562Q版本在这些核心功能之上增加了最大工作频率限制和谷底切换功能，以及内置电流感知滤波器，进一步增强性能和可靠性。MK2562系列采用SOP-8封装设计使得整体更加紧凑灵活，适用于AC/DC充电适配器、工业电源、电视、电脑、显示器、照明应用等领域。　　三、充电头网总结　　茂睿芯公司的MK2189和MK2562系列芯片代表了PFC+LLC大功率快充解决方案的前沿技术。MK2189系列是一种电压模式LLC控制器，通过调节工作频率和插入死区时间来增强可靠性和效率，特别适用于高功率密度的电源应用，并具有自动猝发模式和全面的保护功能，适应各种负载条件。　　MK2562系列则是高效的导通模式PFC控制器，具有极低的静态和启动电流，有效降低能耗并提高系统寿命。MK2562通过精准的控制实现低谐波失真和高功率因数，内置谐波补偿器进一步提高效率并减少干扰。该系列还提供智能保护策略和不连续导通模式，优化轻载效率，适用于多种AC/DC电源应用。
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高频氮化镓控制器！茂睿芯MK2697应用案例汇总！
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高频氮化镓控制器！茂睿芯MK2697应用案例汇总！

　　近期充电头网汇总了我司一款高频氮化镓控制器MK2697的应用案例。MK2697这款开关电源主控芯片是专为PD/快充应用优化的QR PWM控制器，该控制器宽VCC工作电压范围(9V-90V) 可以使其覆盖PD/PPS从3.3V-23V的输出范围而不需要使用额外的辅助绕组或者线性降压电路，能够搭配不同品类的同步整流产品，形成面向USB-PD应用全功率范围的电源管理量产解决方案。　　什么是高频氮化镓控制器?高频氮化镓控制器是一种专门用于控制氮化镓(GaN)功率器件的电子控制器。氮化镓是一种宽能隙的半导体材料，具有高电子迁移率和耐高温的特性，因此在高频和高功率应用中具有显著的优势。　　与传统的MOS控制器相比，高频氮化镓控制器能够提供更高的开关频率和更低的损耗，从而减小了电力电子设备的体积和重量，并提高了系统的效率。此外，高频氮化镓控制器通常集成了驱动器、保护电路和温度管理等功能，以提供完整的解决方案。这些控制器可以在各种应用中使用，例如电动车、可再生能源系统、数据中心和工业自动化等。总之，高频氮化镓控制器是实现高效、高功率密度的电力电子系统的关键组件之一。　　关于MK2697       *谷底导通，开关损耗低，效率高　　*100V Vcc 耐压，无需稳压电路直驱E-GaN，外围简洁　　*自主知识产权的驱动技术，同步优化初级和次级功率管电压应力　　*高达200kHz的工作频率，支持高频小体积的PD快充电源设计　　Application Case Summaries　　1、Aisawate爱莎瓦特65W 2C1A氮化镓快充　　爱莎瓦特科技最近推出了一款氮化镓快充充电器，采用时下热门柱状造型机身，配备2C1A三个输出接口。两个C口均支持65W快充，支持功率盲插。　　USB-A口支持最大24W快充，此外还支持华为22.5W SCP快充;充电器还支持45W+18W双口快充充电策略，满足笔电手机同时充电需求。　　2、倍思65W 2C1A氮化镓充电器        倍思这款65W氮化镓充电器CCGAN65C3销量非常的好，性能上同样支持PD、PPS等快充，支持最大功率达65W，保证消费者拥有相同的使用体验。　　充电器采用PC材质白色外壳，表面哑光处理。外壳上设计有品牌logo、功率标识等，输出端角处还有LED指示灯，输出端配备2C1A三个USB接口，方便消费者使用。　　3、倍思65W GaN3 Pro氮化镓充电器　　倍思这款GaN3 Pro 65W氮化镓充电器延续了上一代65W氮化镓快充的接口配置，依然配备了2C1A，同时也保留了优良的快充协议兼容性。　　不同之处在于，内置了全新的电源方案以及全新的结构布局，0.88W/cm³的功率密度，在65W三口充电器中十分少见，这也让整个充电器的体积更加小巧，更易于携带;同时，充电器在大功率输出时的升温表现，也得到优化。　　全新设计，突破体积极限，倍思65W GaN3 Pro氮化镓充电器拆解　　4、倍思67W 2C1A+HDMI多功能氮化镓桌面充　　倍思推出了一款全新的氮化镓桌面快充，这款充电器具备2C1A三个接口，支持67W输出功率，并且具备HDMI视频扩展，支持4K分辨率输出，将扩展坞和快充充电器合二为一，一次性满足充电，外接屏幕和接口扩展的使用需求。　　这款快充的电源线采用一体式设计，为1.5米长，全新的45°转角设计，不干扰其他插孔使用。　　5、创富源35W双C口快充充电器　　创富源推出的一款35W双C口氮化镓充电器，这款充电器在同时连接两个设备时，能够以20+20W的功率分配输出，满足苹果手机快充。　　充电器采用PC材质白色外壳，机身表面哑光处理抗指纹，边角过渡都相对比较圆润，持握不硌手。　　6、realme 67W 1A1C双口快充充电器　　真我推出了一款67W氮化镓充电器，这款充电器为1A1C双接口设计，并配有折叠插脚，日常使用和携带都很方便。充电器USB-C口支持67W输出，满足笔记本电脑充电使用，USB-A口支持65W快充，两个接口均可满足OPPO系手机快充。　　在USB-C和USB-A接口同时使用时，充电器还支持45+18W功率自动分配，同时满足手机和笔记本电脑的充电需求。　　7、SYNCWIRE 30W氮化镓充电器　　SYNCWIRE推出一款30W氮化镓PD充电器，这款充电器采用方块造型设计，固定插脚，体积小巧。　　充电器配有单USB-C接口，支持20V电压档位和PPS快充输出，满足主流手机和笔记本电脑的充电使用。　　8、特洛克·硬盒65氮化镓电竞插座　　充电头网拿到了特洛克科技推出的硬盒65电竞插座。这款插座内置氮化镓快充模块，支持65W输出功率，具备2A2C接口，能够满足笔记本电脑和手机充电使用。插座周围设计有氛围灯，支持多种颜色，科技感十足。　　插座具备六个新国标五孔插座，均配有安全门。插座采用半透明阻燃PC材质，可以看到下方的绿色安全门。并且还配有一个液晶屏幕，可以显示用电数据，更加实用。　　9、宏碁65W 1A1C氮化镓充电器　　宏碁推出了一款65W氮化镓充电器，这款充电器具备1A1C接口，双口均支持快充，并且支持功率自动分配，可为两台设备同时快充。　　此外充电器机身两侧做了波浪式设计，手感独特，配有折叠插脚，包装内配有数据线，携带方便到手即用，满足日常笔记本电脑和手机充电需求。　　10、古石30W 1A1C氮化镓充电器　　知名电源厂商古石科技推出了一款30W氮化镓充电器，这款充电器采用黑色撞色外壳设计，配有固定国标插脚。充电器具备1A1C接口，USB-C接口支持30W快充，USB-A口支持18W快充，快充协议支持广泛，能够满足新老设备的充电需求。　　充电器为直板造型设计，采用PC防火材质黑色外壳，腰身亮面磨砂撞色处理。充电器配备固定国标插脚。机身顶面内凹设计。　　11、UOCO. 45W双USB-C氮化镓充电器　　UOCO.这款45W的双USB-C口充电器，均支持45W输出，可盲插使用十分方便，双口同时输出时支持功率自动分配，满足两个设备同时快充需求。　　这款双口充电器配有双USB-C接口以及指示灯环，能够显示通电状态，方便消费者了解充电状态。　　关于茂睿芯　　茂睿芯科技有限公司是一家致力于高性能模拟和混合信号集成电路设计、研发、销售与技术服务的公司，产品主要定位于高性能电源管理、汽车电子、功率驱动模块、电机驱动及传感器技术等应用。目前公司在先进工艺制程上积累了大量知识产权，已获得授权专利27件(发明专利17件，实用新型10件)，另获得集成电路布图权42件，具备快速研发及量产模拟和混合信号集成电路能力，公司于2023年被认定为国家级专精特新“小巨人”企业。　　MK2697是一款专为PD快充优化的主控芯片，一颗芯片就可以满足PD/PPS快充的宽电压输出，支持内置多模式自动切换，效率高，外围精简，满足高功率密度的快充需求。现阶段，MK2697已经进入真我、倍思、宏碁、古石等手机、配件大厂供应链，未来茂睿芯将继续紧随厂商需求，推出更多高性能电源芯片，助力快充领域发展。
2024-01-24 11:31 阅读量：1197
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