必易微氮化镓芯片KP2206X系列：让高频EMI调试不再成为难题
来源:充电头网发布时间:2022-04-191817浏览
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背景：
氮化镓器件作为第三代半导体，具备内阻小和结电容小的特点，有助于缩小变压器体积和提高功率密度，适合于快充电源中开关频率100kHz以上的应用。必易微已推出了针对此类应用的氮化镓高频快充驱动控制器KP2202SSGA和KP2206SSGA。
为了进一步简化设计和提高效率，将控制器、驱动器与氮化镓器件集成已成为必然选择，但由于氮化镓开通速度快以及合封后驱动速度难以调节，给氮化镓合封产品的应用提出了严峻的挑战。为此，必易微重磅推出了高频氮化镓合封芯片KP2206XQDGA，集成了驱动速度外部调节功能，让EMI调试不再成为难题。
产品介绍--氮化镓系列一脉相承：
首先，之前的文章中已详细介绍了必易微推出的高频氮化镓驱动控制器KP2202SSGA/KP2206SSGA，产品的主要优点可概括为：
1.稳定的准谐振开通控制，谷底稳定无噪音，效率表现优秀；
2.集成高压120V供电LDO，双电压供电，单双绕组灵活切换，外围电路精简；
3.实现超低待机，典型待机损耗<30mW@230Vin；
4.高精度的6.2V氮化镓直驱(KP2206SSGA)；
5.精准的过流保护，轻松实现LPS要求；
在已有的高频氮化镓控制器基础上，必易微推出氮化镓合封芯片KP2206XQDGA，利用独特的合封技术，简化了外围电路，减小了驱动回路，降低寄生参数对系统工作的影响，进一步提高了系统的稳定性，较控制器+GAN FET的分立器件方案，占用更小的PCB空间，方便客户实现更小的体积和更低的成本；同时独特的QFN5*6和QFN8*8封装带有底部散热PAD，带来更好的散热性能。
必易微合封芯片采用了专有的QFN封装，芯片功率走线与控制走线分离，底部采用大面积散热PAD，具有优秀的散热性能，有效降低器件温升。
KP2206XQDGA系列产品共有三款产品，KP22062DGA内置480mΩ氮化镓开关，采用QFN5*6封装，支持30-45W快充应用。KP22064DGA内置480mΩ氮化镓开关，采用QFN8*8封装，支持45-65W快充应用。KP22066DGA内置200mΩ氮化镓开关，采用QFN8*8封装，支持65W快充应用，搭配必易微的PFC控制器KP2801可满足120W快充应用。
产品型号
VDS(V)
IDS(A)
RDSon
-Max(mΩ)
推荐功率范围
封装
KP22062DGA
650
11
480
30-45W
QFN5*6
KP22064DGA
650
11
480
45-65W
QFN8*8
KP22066DGA
650
20
200
65-120W
QFN8*8
更为重要的是，KP2206XQDGA还集成了驱动速度调节功能，通过调整外接电阻R1阻值，可以改变内置氮化镓开关的开通速度，R1值越大驱动开通速度越慢，可切实解决氮化镓合封芯片在应用中的EMI痛点问题。
驱动速度调节示意图
驱动速度调节功能作为KP2206XQDGA的突出优势，其实际效果如何，我们通过实际系统上的对比测试一探究竟。
必易微33W合封氮化镓快充参考设计
必易微推出了33W合封氮化镓快充Demo，原边使用KP22062QDGA芯片，副边搭配高性能同步整流芯片KP40511WGA。样机长宽高尺寸分别为26.5*26.5*25mm，系统功率密度高达1.87W/cm3。
在实际调试过程中，通过调节R1阻值从51Ω增加到510Ω，可发现R1调节前后开通速度、辐射、副边SR应力及温升的变化较为明显。
减慢开通速度，辐射优化超过6dB！
副边SR最大短路应力分别为108V和81.6V，优化约30V！
调整开关速度前后，高压输入满载工况，副边芯片KP40511WGA的最高壳温分别为111.5℃和100.4℃，温度降低了约10℃！
在驱动参数设计最优的情况下，此款33W样机的其他性能表现较为突出，满足量产标准：
待机损耗<30mW@230Vin；33W输出最高效率超过92.5%，20V1.5A输出，最高效率超过92%；室温密闭环境测试温升，90Vin 33W输出，原边芯片有最高温度95.9℃，温升仅为72℃，副边芯片最高温度102.1℃，温升表现优秀。
必易微65W合封氮化镓快充参考设计
必易微推出的另外一款65W合封氮化镓快充Demo，原边使用KP22066QDGA芯片，副边搭配同步整流控制芯片KP4060LGA，使用RM8绕线变压器。样机长宽高尺寸分别为51.8*29.8*22.5mm，系统功率密度高达1.87W/cm3。
分别给定R1阻值为51Ω和300Ω，实测辐射、副边SR应力和SR器件温升也均有明显改善。
减慢开通速度，辐射优化超过6dB！
副边SR最大短路应力分别为97.6V和90.4V，优化超过7V！
高压输入满载工况测试，副边SR的最高壳温分别为107.6℃和102.2℃，温度降低了约5℃！
此款65W样机的其他性能表现也较为突出：
最大待机功耗<30mW；最高满载效率接近94%；265Vin 65W输出原边芯片KP22066QDGA最高温度103.6℃，温升仅为76℃。
过流点测试：过流点一致性良好，高低压输入最大过流点偏差小于10%，同时满足LPS要求：
OCP(A)
90Vin
115Vin
230Vin
265Vin
5V
6.41
6.56
6.87
6.91
9V
6.25
6.38
6.82
6.82
12V
4.21
4.32
4.58
4.62
15V
4.13
4.24
4.55
4.6
20V
4.02
4.11
4.22
4.37
结语：
结合参考设计的性能展示，必易微高频氮化镓合封芯片KP2206XQDGA，得益于独特的驱动调节功能，在快充电源系统应用中，具有良好系统性能表现，真正解决了合封氮化镓应用的关键技术难题，让EMI调试不再成为难题，同时搭配必易微的高频同步整流方案，可帮助客户实现氮化镓的极致应用体验。
必易微专注技术研发，致力于科技改善生活，更多优秀大功率电源解决方案，敬请期待...
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