精準鎖谷底QR-Lock技術與傳統QR對充電器設計的影響

導讀

本期，芯朋微技術團隊為各位fans分享65W快充方案，該優勢方案由PN8213、PN8307P、AP2080三顆套片組合，搭配GaN或者SuperJunction器件，具有高環路穩定度、高功率密度、50mW低待機功耗、100V全集成同步整流等多重亮點，并從控制原理上為各位攻城獅們分享精準鎖谷底QR-Lock技術與傳統QR對充電器設計的影響。

三顆黃金搭檔

01PN8213：環路穩定更佳、QR-Lock初級控制器

PN8213實現真正QR-Lock技術，環路高度穩定，進口替換的適配度更高，最高支持500kHz工作頻率，減小變壓器及輸出電容體積；典型轉換效率大于93%，提升充電器功率密度。

PN8213與海外友商相比，具備“三高一低”壓倒性優勢替代，外圍少2-4顆（OVP復用）、1/4負載轉換效率優于1%以上，啟動HV耐壓高出100V，VDD耐壓高出30V，具有市電欠壓保護、輸出過壓保護、原副邊防直通保護、過載保護、過溫保護等。

PN8213內置800V高壓啟動管和X電容放電功能，待機功耗小于50mW。

02PN8307P：全集成同步整流

PN8307P內置100V/7mΩ智能MOSFET，自適應死區控制，更低溫升，超高性價比。

03AP2080：兆赫茲升壓供電寬輸出（可選）

AP2080采用1.5MHz開關頻率的COT控制技術，將儲能電感體積降至0805封裝，任何工況下可將PN8213 供電范圍控制在11-40V，提高15-20V輸出電壓下的轉換效率。

封裝及腳位配置圖

DEMO實物圖

方案典型應用圖

變壓器設計

初級繞組電感量 (Lp) ：320±5%uH @10kHz

磁芯：ATQ23.7

為什么鎖谷底QR-Lock技術的工作頻率更高？

PN8213采用精準鎖谷底QR-Lock技術，工作頻率可達到500kHz，顯著提高充電器的功率密度。相比普通QR技術，為什么鎖谷底QR的工作頻率更高？其原理說明如下：

1?反激變換器工作在DCM/QR模式，輸出功率由下式決定：

2?一個開關周期由導通時間Ton、消磁時間Tdmg和振蕩時間Tosc組成，其表達式如下：

其中N為谷底數，大于等于1

3?綜合（1）、（2）式，可得

對于市面上常見普通QR，因谷底不鎖定，開關頻率受Tosc影響顯著，以上圖參數舉例如下：平均開關周期為7.95us(126kHz，第2谷底QR)，振蕩周期為1.5us，增加一個谷底則開關頻率降低27.8kHz，減少一個谷底則開關頻率增加56.7kHz。因此，為滿足最高頻率限制，市面上常見普通QR的平均開關頻率相對不高。

對于PN8213所采用的的精準鎖谷底QR-Lock技術，在一個負載點附近開關頻率僅受Ipmax影響，可近似等效為定頻控制。因此，精準鎖谷底QR-Lock技術相比普通QR整體工作頻率更高、環路穩定性更佳。

平均效率

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空載待機功耗

AP2080工作曲線

功率管應力測試

測試條件：264Vac，20V3.25A

Q1 VDS

U1 VDS

溫度測試

90Vac，20V 3.25A

264Vac，20V 3.25A

備注：CH1：PN8213；CH2：Q1；CH4：T1 Core；CH5：T1 Wire；CH7：環溫；CH8：PN8307P

EMC測試

● EMI傳導、輻射滿足EN55032 Class B標準要求，裕量均大于6dB

● ESD滿足IEC61000-4-2，8kV/15kV等級要求

● EFT滿足IEC 61000-4-4: 2004，4kV等級要求

● Surge滿足IEC 61000-4-5:2005，2kV等級要求

● 交流絕緣滿足3.75kVac要求

應用要點

1為提升系統ESD能力，PN8213 HV腳外接15kΩ限流電阻，PN8307P VDD腳放置RC濾波：R推薦值10-22Ω，C推薦值0.1uF

2系統最高工作頻率FSW可通過PN8213的FSET腳外接電阻RFSET設置：

3為提高峰值電流控制的抗干擾性，PN8213 CS腳需放置RC濾波器：R推薦值470Ω， C推薦值100pF

4PN8213 DMG腳上的偏電阻Rup和下偏電阻Rlow可實現線電壓OCP補償、輸出OVP保護以及QR檢測三大功能，設定依據如下：

5AP2080 SW腳外接Boost電感推薦值3.3-4.7uH，0805封裝；由于PN8213供電范圍較寬(9-56V)，VDD外的Boost升壓電路可根據輸出電壓范圍選擇添加或移除。

原文標題：【三代網紅】初級高適配+次級全集成，QR-Lock技術65W快充套片

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審核編輯：湯梓紅