前言
过去几年,智融科技推出的多款可用于氮化镓充电器的协议降压二合一芯片,在车充和氮化镓快充中应用极其广泛。近日,智融科技发布了全新的ac-dc产品,用于氮化镓开关管的初级主控芯片sw1106,支持直驱增强型氮化镓开关管,进一步完善氮化镓快充产品线,致力于推出一站式氮化镓快充电源解决方案。
而充电头网也是第一时间拿到这款搭载智融sw1106 65w氮化镓模块,将从外观、兼容性以及充电全程等等方面着手进行这款产品的测试,下面就跟随充电头网一起来看看吧。
产品介绍
话不多说,先看产品。
pcb板背面设有整流桥、开关电源初次级芯片、降压协议ic等器件,初次级分界明显。
初级主控芯片来自智融,型号为sw1106,是一颗支持增强型氮化镓开关管直驱的高频反激准谐振控制器,芯片内部集成氮化镓驱动器,驱动电压为6v,可直接驱动增强型氮化镓开关管。
可以了解到,智融sw1106采用ssop10封装,支持氮化镓快充,充电器以及开关电源应用;可实现氮化镓控制器的国产化替代。
与sw1106搭配的氮化镓开关管是英诺赛科inno 650d150a,这是一颗耐压650v的增强型氮化镓高压单管,瞬态耐压750v,导阻150mω,采用dfn8*8封装。
这款充电模块采用智融发布的sw2325协议芯片,可支持3-30v超宽输入电压范围;支持光耦反馈,fb反馈和i2c反馈三种调压方式,以及二次开发。
此外,智融sw2325集成usb type-c接口逻辑,usb pd phy,vooc/scp phy 以及 qc/pe/sfcp/tcn等快充协议的检测电路,并集成光耦反馈和 fb 反馈驱动电路、nmos和pmos驱动电路以及cv/cc控制环路;此外,sw2325还是一颗支持融合快充规范的协议芯片。
模块正面高压滤波电容垂直焊接在副pcb板上,而副pcb板焊接在主pcb板上;其中还套有黄色胶套绝缘保护,中心区域焊接平面变压器。
智融sw1106模块高度约为24.71mm。
智融sw1106模块长度约为49.46mm。
智融sw1106模块宽度约为26.91mm。
智融sw1106模块重量约为45.6g。
智融sw1106模块横截面积约与第五套1元硬币面积相差不大。
充电全程测试
针对智融sw1106 65w氮化镓模块的充电全程测试,本次测试选用的macbook air m2,因为macbook pro 16可附赠65w充电器,表明可支持65w充电,为其充电可以最大程度发挥出智融氮化镓模块的性能,下图是实测数据。
这是使用智融sw1106 65w氮化镓模块充macbook air m2的数据变化全程图,整个过程大致分为4个阶段,最高功率为62.1w。测试的前30分钟,一直维持60w-63w的充电功率;最终于1小时50分钟左右充电结束。
将充电全程绘制成曲线图,可以看出智融sw1106 65w氮化镓模块为macbook air m2半小时充电51%,一小时充电83%,完全充满需要1小时46分钟。
转换效率测试
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。我们平时看充电器上面的参数输出100w或者65w是充电器可以为设备提供的最大输出功率,但充电器从插座上汲取的功率往往要更大一些,下面是充电模块的各档位电压,在110v~230v(大致范围)交流输入情况下分别进行了转换效率测试,测试结果如下。
230v 电压下,将充电器在各个电压档位的输出功率拉满进行测试:两个档位测得插线板ac端输入功率和usb端输出功率,通过计算,可得充电模块的各个档位下的平均转换效率为88.39%到91.15%不等。
115v 电压下,充电模块各个档位下的平均转换效率从90.72%到92.93%不等。
小结
转换效率可以反应出充电器的质量,从数据上来看百分比自然是越高越好。从上面的测试数据可以看出,充电模块整体的转换效率在90%左右,处于目前充电转换效率的第一梯队水准。
应力测试
测试条件为90v输入,20v3.25a满载输出;从测试结果可以看到,开关管峰值vds电压约为316v。
测试条件为115v输入,20v3.25a满载输出;从测试结果可以看到,开关管峰值vds电压约为340v。
测试条件为230v输入,20v3.25a满载输出;从测试结果可以看到,开关管峰值vds电压约为504v。
测试条件为264v输入,20v3.25a满载输出;从测试结果可以看到,开关管峰值vds电压约为552v,裕量充足。
温度测试
前面提到充电器工作时会涉及到效率转换的问题,其中的损耗电量绝大多数以热量散发,所以充电器长时间工作的发热情况也是测试的重要一环。让充电模块以20v3.25a 65w的功率持续输出一小时,采集充电器表面温度,实验全程将充电器置于25°c恒温箱当中。
首先来看看在 230v 的电压环境下,充电器的温度表现。
使用热成像仪拍摄充电模块表面的sw1106芯片最高温度为77.5℃,sw2325芯片最高温度为84.2℃。
再看看 115v 的市电环境下,充电器的温度表现。
使用热成像仪拍摄充电模块sw1106芯片最高温度为84.2℃,sw2325芯片最高温度为84.8℃。
协议测试
除标注支持pd协议外,测试充电器完整的快充协议,用户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 km002c测得usb-c端口支持fcp、scp、afc、qc3.0、qc5、pd3.0、pps和ufcs融合协议等快充协议,已经搭载国内的融合快充协议,兼容性方面或更为出色。
pdo报文方面,usb-c端口具有5v3a,9v3a、12v3a、15v3a和20v3a五组固定电压档位;以及3.3-21v3a一组pps电压档位。
充电兼容测试
充电测试环节可以清楚的得知充电器为各个设备的充电情况,充电头网会使用数十款设备搭配充电器进行测试,为读者呈现真实的测试数据。
智融sw1106模块为红魔7s手机充电,功率为16.58v 2.98a 49.47w,可以轻松满足红魔7s的快充需求。
智融sw1106模块为switch主机充电,功率为15.06v 0.48a 7.21w。
得益于usb pd快充与usb-c物理接口的大范围普及,充电头网入手的这台米家手枪钻就配备了usb-c的充电接口,并支持usb pd快充协议,使用智融sw1106模块的usb-c为米家手枪钻充电,功率为9.11v 0.66a 6.02w。
将兼容性数据汇总,可以看到,能够给红魔7s、黑鲨5 pro以及redmi k50电竞版等很多机型开启高压pps快充,功率可以接近50w。值得一提的是,华为手机握手的是高压快充协议,功率同样可以到20w以上,电压是8-9v的程度。另外还可以为笔记本电脑开启60w pd快充。得益于15v3a pdo的支持,同时也能够为switch开启tv模式。
将数据转换成柱状图,可以清楚地看到各个设备之间的功率大小,排在前面的是支持60w快充的笔记本电脑,功率在50w以上,接近60w。随后是几台游戏手机,由于握手了15v3a的pps快充,所以功率也非常大,在40w左右的程度。后面大部分手机的表现都在20w左右,属于常规表现。
充电头网总结
这款智融sw1106 65w氮化镓模块从外观构造上虽大同小异,但其实内部滤波电容、降压以及协议芯片设计完整。在兼容性方面,面对主流手机、平板等设备,具备pd3.0、ufcs融合快充协议,实测不同型号手机的充电功率基本能在45w左右;并且为目前最新推出的macbook air m2进行充电测试,实测充电功率基本维持在60w左右,用时需要1小时46分钟,性能平缓稳定,与apple原装65w充电器的充电体验相当。
对于电源厂商来说,这款智融sw1106 65w氮化镓模块具有良好的兼容性,高度集成的芯片设计同样实现了精简的外围电路,仅需搭配几颗降压mos和vbus开关管,减少pcb板占板面积;并且可快速开发出体积小巧的氮化镓充电器产品,缩短开发周期,并且在日常使用上同样能满足用户的充电需求。
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