茂睿芯中大功率快充解決方案詳解

2023年3月14日，2023（春季）全球快充產業峰會在深圳福田會展中心7號館如期舉行，此次峰會旨在為產業鏈企業搭建一個新品發布、技術交流的平臺，同時也為行業從業人員提供一個了解快充產業最新資訊的窗口，從而助推行業的發展。

此次大會邀請了多位相關行業的知名企業代表進行演講，進行全方位地展示與現場面對面地交流，以推動快充行業的跨界融合和多方互動。

此次大會上，茂睿芯（深圳）科技有限公司技術市場高級經理周銀先生發表了《茂睿芯中大功率快充解決方案》演講。

周銀先生演講分茂睿芯2022年度小結、茂睿芯中大功率快充解決方案、茂睿芯快充全方案介紹三方面進行。

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公司成立于2017年，于2018年推出了第一條產品線，發展至今已有七條產品線，覆蓋了百瓦級的PD快充、PSE適配器，幾千瓦級的基站備電、便攜式儲能甚至上百千瓦級的直流充電樁、大型光伏發電等多個領域。在2022年，茂睿芯分別在西南、西北、東南三個地區新增了研發點，構建起了一個全國性的研發和銷售體系，更好地服務客戶。

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近年來，不論是電動汽車還是手機，都是在往續航上面下功夫，在電池技術沒有得到快速發展的時候，目前市場還是以堆電池的方法為主，隨著電池容量的不斷提升，就需要配備更大功率的充電方案，來提高單位時間的充電電量。
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假如電源產品從65W提升到100W，就要從原來的單反激的電源加入PFC結構來滿足大電源系統對THD（總諧波失真）和PF值（功率因數）的要求，為此，茂睿芯在PFC上推出了相應的MK2562系列產品。
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而面對功率要進一步提升到240W這種更大功率上，茂睿芯則推出了MK2189 LLC控制器及雙通道的同步整流產品MK1620。
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茂睿芯為客戶提供多種中大功率快充方案。方案一為PFC+Flyback+DCDC，其主打產品性價比，其中PFC部分可以采用MK2562系列產品，在反激上可以采用CCM+QR多模式的MK2687系列、MK2688系列產品，面對氮化鎵有高頻QR的MK2697系列，對應的同步整流部分有不同供電電壓、工作頻率的MK91816系列產品。
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方案二為PFC+LLC+DCDC，PFC部分依然為MK2562系列產品，LLC部分可以采用電壓型LLC控制器MK2189（下半年茂睿芯還會推出MK2199，為客戶提供更多選擇），在LLC同步整流產品上采用的是雙通道同步整流控制器MK1620。
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針對便攜式儲能應用，茂睿芯推出了高壓BUCK同步控制器，單顆IC支持200-300W輸出功率，是國內少有能支持6-100V輸入的控制器，其不需要進行二級降壓，一級降壓后便能直接到DC輸出端口，大大提高系統效率，非常適合應用于在多串鋰電的便攜式儲能應用場景，并且其支持0.8V-60V寬電壓輸出，可以滿足PD3.1 48V輸出應用。
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茂睿芯在PFC上的MK2562系列產品采用乘法器架構，同時加入了THD優化器，大大降低了系統的THD值；其還利用巧妙的高低壓設置，保證了高低壓的過功率點的一致性；并且針對PFC這種慢環路應用，引入了Pre-OVP響應機制提高了PFC芯片動態響應速度；此外，軟啟機制能讓系統開機的電壓應力和噪聲得到明顯的改善。
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MK2562的軟起機制能降低開機應力、噪聲。在實際的軟起測試波形中，MK2562在開機初始階段CS電壓曲線呈線性上升；而友商的CS會隨著線電壓快速上升，隨后進入間歇工作模式，其會導致兩個問題，一是前期電流太大導致功率管電壓應力增大；二是進入間歇工作模式會出現明顯噪聲。
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MK2562的Pre-OVP能優化動態響應。MK2562的負載在動態響應的時候（比如重載——輕載）CS曲線能快速降低，整個系統并沒有停止工作，當下次負載加大，可以再次快速拉升CS，滿足系統對功率的需求；友商的CS隨comp緩慢降低，導致輸出功率也較為緩慢，容易觸發OVP。
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MK2562引入的THD優化器能很好地降低系統的THD值，無論在220V還是264V都比友商表現更好，特別在高壓重載情況下，MK2562的THD比友商競品低將近10%。
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現在茂睿芯在PFC上推出了4種型號，分別為MK2562，MK2562A，MK2562Q，MK2562G。其中MK2562A是降低了CS_limit，減少了在采樣電阻上的損耗；MK2562Q可以采取QR工作模式，進一步提升效率；MK2562G是針對增強型的氮化鎵的一款產品，可以做到直驅E-Mode GaN。
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茂睿芯在LLC上首先推出的高性能雙通道的LLC同步整流器MK1620，其不到90μA的低待機設計，極大地降低了某些需要做低待機的客戶在設計上的難度；并且其DCM的判定能有效防止系統在DCM振鈴時候的誤導通；同時因為其在啟機時候具有鉗位電路，可以有效防止啟機時候同步整流管的誤動作；另外雙通道間采用了互鎖控制，避免兩通道出現直通的情況。
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MK1620可以防止Vg誤開通。在短路開機的情況下，MK1620可以有效鉗位Vg電平；而友商競品由于不具備鉗位能力，雙通道的Vds都上升到1V左右的有效電平，可能引起MOS管的誤動作，導致兩通道直通或者原副邊直通，存在炸機風險。
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MK1620的防止DCM誤導通機制能大大提高系統的可靠性。在150W 1A輕載情況下，MK1620呈現經典的兩段式驅動波形，在中間DCM振鈴的時候沒有誤動作出現；而友商競品在中間誤開通一次，可能會發生工作切換導致系統出現負電流，引起非常大的電壓尖峰從而破壞系統穩定。
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MK1620能通過優化驅動提升系統效率。在滿載情況下，MK1620的驅動模型在MOS管導通的時候能快速把Vds拉升到10V，降低MOS管在導通初期的導通內阻；友商的MOS導通初期上升緩慢，導通內阻就會大，損耗也會隨之增大。
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在整個功率段上,MK1620的效率都比友商的更高，在滿載情況下效率能提升接近0.4%。
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茂睿芯在高壓DC-DC上的100V BUCK 控制器 MK9218，能支持6-100V輸入，并且可以工作在-50-125℃的溫度范圍，可以有效應對各種惡劣環境，非常適合應用在多串鋰電的便攜式儲能應用場景。
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除了以上三種芯片，茂睿芯在整個功率段都有完整的解決方案。在ACDC PWM芯片上，有電壓型的LLC、PFC芯片，針對寬范圍輸出的快充應用有110V的CCM+QR控制器，針對固定電壓輸出的40V CCM+QR控制器，針對氮化鎵的110V耐壓的高頻QR控制器以及一系列集成功率板的控制器（集成MOS的功率達到35W，集成GaN的達到65W）。
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在65W集成方案上，茂睿芯的MK2789/80采用了領先的LD-GaN技術，提升了氮化鎵的ESD能力和過載能力，優化了氮化鎵在中大功率系統的可靠性；其次MK2789/80采用了低應力的驅動技術，并且沿用了高壓VCC的技術；另外MK2789/80分別內置了0.2/0.18Ω，方便客戶對不同的效率和溫升要求做不同的選擇。
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茂睿芯（深圳）科技有限公司創立于2017年，公司致力于高性能模擬和混合信號集成電路設計、研發、銷售與技術服務，總部設在深圳市蛇口前海自貿區，在華北、華東和西北分別設立了研發中心和辦事處。公司核心成員都曾有在歐美及國內一流半導體公司長期工作的閱歷和經驗，在通信、工業以及消費類電源領域業績卓著，具有良好的市場開拓能力。
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茂睿芯長期致力于模擬和混合信號集成電路芯片級和系統級解決方案開發，公司主要產品定位于高性能電源管理、汽車電子、功率驅動模塊、電機驅動及傳感器技術等應用。公司持續大力投入先進產品的研發，每年營業收入的20%以上用于R&D，并與國內著名企業、科研院校展開多個技術項目合作。公司同時與國內外晶圓代工企業展開戰略合作，在先進工藝制程上積累大量知識產權，具備快速研發及量產模擬和混合信號集成電路能力。
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公司依托其在模擬和混合信號半導體領域的技術積累和運營經驗，不斷創新并推出技術領先的芯片產品系列，致力于成為國際一流的模擬和混合信號集成電路品牌。

編輯：黃飛

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