蘇州美思迪賽半導(dǎo)體技術(shù)有限公司（MIX-DESIGN）推出了一款氮化鎵快充主控+柵極驅(qū)動(dòng)器SOC芯片MX6535，使其成為了國(guó)內(nèi)首家掌握氮化鎵控制及驅(qū)動(dòng)技術(shù)的公司，并在全球范圍內(nèi)成為繼美國(guó)TI和安森美之后的第三家推出氮化鎵驅(qū)動(dòng) 及控制器的公司。這也是國(guó)內(nèi)首顆具備量產(chǎn)條件的氮化鎵快充主控制芯片，打破了國(guó)內(nèi)沒有氮化鎵控制IC和驅(qū)動(dòng)IC的局面。
而且相對(duì)于安森美NCP1342而言MX6535集成度更高，它無需搭配Fairchild的FAN3111驅(qū)動(dòng)IC來驅(qū)動(dòng)GaN器件，也就是說MX6535除了控制器外還集成了柵極驅(qū)動(dòng)電路，從而單顆IC即可直接驅(qū)動(dòng)GaN器件。
據(jù)悉，目前美思迪賽半導(dǎo)體采用MX6535已經(jīng)對(duì)市面上主流的氮化鎵功率器件進(jìn)行了適配應(yīng)用，均可充分發(fā)揮氮化鎵器件高速低損耗的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)94%以上的轉(zhuǎn)換效率，為目前主流小體積、高效率的市場(chǎng)趨勢(shì)提供優(yōu)秀的解決方案。
一、美思迪賽半導(dǎo)體發(fā)布國(guó)內(nèi)首顆氮化鎵控制器+驅(qū)動(dòng)器SOC
美思迪賽MX6535是一款專為氮化鎵或者超級(jí)硅等高速功率器件設(shè)計(jì)的控制器和驅(qū)動(dòng)器，在驅(qū)動(dòng)速度和驅(qū)動(dòng)功耗上重點(diǎn)做了設(shè)計(jì)優(yōu)化，以更加適用于要求高性能、小尺寸的快充電源設(shè)計(jì)及應(yīng)用。
采用高性能電流模式的準(zhǔn)諧振（QR）控制架構(gòu)，并針對(duì)氮化鎵器件的特性采用了抗干擾能力更優(yōu)的數(shù)字控制技術(shù)，同時(shí)優(yōu)化了相關(guān)的保護(hù)功能，以便讓系統(tǒng)更加可靠的運(yùn)作。
美思迪賽MX6535可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的多級(jí)恒壓和多級(jí)恒流調(diào)節(jié)，而無需傳統(tǒng)的二次電流反饋電路；采用美思迪賽第二代Smart-Feedback技術(shù)，它不僅消除了傳統(tǒng)電源的電壓電流反饋電路補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的需要，并能在所有操作條件下寬范圍輸出時(shí)（3.3V~20V）保持系統(tǒng)穩(wěn)定性。
MX6535與同樣出自美思迪賽半導(dǎo)體集成同步整流的二次側(cè)快充協(xié)議SOC控制器搭配設(shè)計(jì)，能非常方便的實(shí)現(xiàn)18W~100W的USB PD或者QC小體積的快充電源設(shè)計(jì)，內(nèi)部先進(jìn)的數(shù)字控制系統(tǒng)可根據(jù)手機(jī)的輸出能力請(qǐng)求實(shí)現(xiàn)快速平穩(wěn)的電壓和功率轉(zhuǎn)換。此外MX6535還可以根據(jù)用戶需求實(shí)現(xiàn)兼容聯(lián)發(fā)科（MTK）PE2.0 plus充電器協(xié)議。
美思迪賽MX6535具備全面的保護(hù)功能和故障解除系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)功能，包括逐周期電流限制、不同輸出電壓自適應(yīng)的過電壓保護(hù)、反饋回路開路保護(hù)、芯片內(nèi)外部OTP功能等。
二、美思迪賽65W氮化鎵快充方案上手體驗(yàn)
與以往常見的65W氮化鎵充電器PCBA不同，美思迪賽提供的這套方案近采用了一塊PCB板設(shè)計(jì)，沒有小板設(shè)計(jì)，超高的集成度看起來非常精簡(jiǎn)。該方案正面元器件布局緊湊，輸入端設(shè)有保險(xiǎn)絲、濾波電容、整流橋、共模電感等器件；居中為變壓器，變壓器和次級(jí)電路之間采用麥拉片做初次級(jí)絕緣和隔離；同樣超高集成度的次級(jí)協(xié)議+同步整流控制器允許輸出端只需極小空間即可，邊緣設(shè)有一顆同步整流MOS，USB-C接口居中設(shè)置、兩顆固態(tài)電容用于輸出濾波。
一顆輸出抗干擾Y電容橫跨在初級(jí)和次級(jí)之間，固態(tài)電旁邊還有一顆輸出VBUS管。
PCB板背面設(shè)有麥拉片，并貼有一款金屬散熱片。據(jù)美思迪賽工程師介紹，該方案基本是按照量產(chǎn)的要求進(jìn)行的電路設(shè)計(jì)，在調(diào)試完畢之后即可直接套上外殼出貨，大大縮減了快充工廠的開發(fā)成本以及上市周期。
PCB板面積僅相當(dāng)于兩個(gè)硬幣大小。
美思迪賽65W 氮化鎵快充方案體積看起來比蘋果18W快充更的嬌小。
與小米65W氮化鎵相比，兩者寬度和厚度相當(dāng)，且美思迪賽65W氮化鎵快充方案長(zhǎng)度更短，體型更加迷你。
該方案可以直接裝入老款樂視24W充電器的外殼中，且余量充足。
美思迪賽這套65W氮化鎵快充方案的PCB板背面元器件數(shù)量非常之少，我們知道把一件簡(jiǎn)單的事情做復(fù)雜是容易的，但是把原本復(fù)雜的事情做到很簡(jiǎn)單，那是不簡(jiǎn)單的。這極其精簡(jiǎn)的外圍，除了MX6535的超高集成度（內(nèi)部集成控制器和GaN驅(qū)動(dòng)器）外，還得益于該公司特有的數(shù)字控制系統(tǒng)及Smart-feedback技術(shù)，目前該公司的Smart-feedback已經(jīng)發(fā)展到第二代，可以提供更加優(yōu)異的性能。這也符該公司一貫的產(chǎn)品特點(diǎn)和研發(fā)理念。
初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)之間采用鏤空絕緣，同時(shí)也可以方便插入麥拉片增加絕緣性能。
得益于內(nèi)置了氮化鎵控制器和驅(qū)動(dòng)器，所以美思迪賽MX6535相比市面上常見的安森美氮化鎵控制器而言，集成度更高，也更適合利于小型化電源的設(shè)計(jì)和開發(fā)。
該方案搭載的GaN功率器件來自國(guó)產(chǎn)氮化鎵供應(yīng)商–英諾賽科，型號(hào)INN650D02，耐壓650V，導(dǎo)阻低至0.2Ω，符合JEDEC標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)應(yīng)用要求。INN650D02 “InnoGaN”開關(guān)管高頻特性好，且導(dǎo)通電阻小，適合高頻高效的開關(guān)電源應(yīng)用，采用DFN8*8封裝，具備超低熱阻，散熱性能好，適合高功率密度的開關(guān)電源應(yīng)用。
據(jù)充電頭網(wǎng)了解，INN650D02 “InnoGaN”開關(guān)管基于業(yè)界領(lǐng)先的8英寸生產(chǎn)加工工藝，是目前市面上最先量產(chǎn)的先進(jìn)制程氮化鎵功率器件，這項(xiàng)技術(shù)的大規(guī)模商用將推動(dòng)氮化鎵快充的快速普及。
次級(jí)側(cè)采用一顆同樣出自于美思迪賽半導(dǎo)體的另一顆超高集成度的SOC芯片，型號(hào)為MX5420。這顆芯片的最大特點(diǎn)是其在一個(gè)引腳極少的SOP-10的封裝內(nèi)同時(shí)放進(jìn)去了快充協(xié)議識(shí)別控制和同步整流控制器。協(xié)議方面除支持USB PD3.0規(guī)范外，還兼容QC3.0、華為FCP、三星AFC,展訊SFCP以及BC1.2、Apple 2.4A等快充協(xié)議；并內(nèi)置了手機(jī)移除后快速放電電路。
這是目前為止我們看到的業(yè)界引腳最少的同時(shí)集成同步整流控制器和PD3.0等豐富快充協(xié)議控制器的SOC芯片，而且從相關(guān)的兼容性測(cè)試結(jié)果來看，這顆芯片有著非常優(yōu)異的快充協(xié)議兼容性，這也可以從側(cè)面反映出美思迪賽半導(dǎo)體強(qiáng)悍電路整合及研發(fā)實(shí)力。
MX5420搭載了美思迪賽半導(dǎo)體專有的Smart-Feedback技術(shù)，采用數(shù)字算法把傳統(tǒng)初次級(jí)電壓及電流RC環(huán)路補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)直接省去。同時(shí)因?yàn)镾mart-Feedback加持，沒有傳統(tǒng)反饋環(huán)路系統(tǒng)不穩(wěn)定的問題，工程師在采用MIX-DESiGN美思迪賽MX5420設(shè)計(jì)時(shí)不需要要考慮難調(diào)的環(huán)路增益和反饋裕度，因此得益于該公司Smart-Feedback的技術(shù)，除了電路能更加簡(jiǎn)潔，同時(shí)更大大節(jié)省工程師的開發(fā)時(shí)間和成本。
將美思迪賽65W氮化鎵快充方案裝入外殼進(jìn)行簡(jiǎn)單的上電測(cè)試，ChargerLAB POWER-Z KT002檢測(cè)到該方案支持Apple2.4A、Samsung5V/2A、QC3.0、QC2.0、DCP、AFC、FCP等多動(dòng)協(xié)議。
PDO報(bào)文顯示，該方案支持USB PD3.0 PPS協(xié)議，其中固定電壓輸出檔位為5V/3A、9V/3A、12V/3A、15V/3A、20V/3.25A；PPS電壓檔位為3.3-21V/3A。
使用這套方案ANKER 60W移動(dòng)電源充電，顯示電壓20.39V，電流2.9A，充電功率約為59.3W，移動(dòng)電源接近全速充電。
給iPhone 11 Pro Max充電，顯示電壓9.28V，電流2.08A，充電功率約為19.4W，正常進(jìn)入U(xiǎn)SB PD快充。
給三星S20 Ultra充電，顯示電壓9.29V，電流1.51A，充電功率約為14.1W，正常進(jìn)入U(xiǎn)SB PD快充。
給小米10 Pro充電，顯示電壓5.21V，電流2.79A，充電功率約為14.6W，正常進(jìn)入U(xiǎn)SB PD快充5V充電模式。
給華為P30 Pro充電，顯示電壓9.27V，電流1.26A，充電功率約為11.7W，正常進(jìn)入U(xiǎn)SB PD快充模式。
給魅族17 Pro充電，顯示電壓9.28V，電流2.03A，充電功率約為18.9W，正常進(jìn)入U(xiǎn)SB PD快充模式。
總結(jié)
美思迪賽半導(dǎo)體已經(jīng)在傳統(tǒng)AC-DC電源市場(chǎng)耕耘了多年，在臺(tái)北、上海、蘇州均設(shè)有研發(fā)部門，近年來在數(shù)模混合設(shè)計(jì)積累了豐富經(jīng)驗(yàn)，也是業(yè)內(nèi)為數(shù)不多的有能力在電源初、次級(jí)IC同時(shí)做設(shè)計(jì)優(yōu)化的半導(dǎo)體公司。據(jù)了解，美思迪賽半導(dǎo)體在傳統(tǒng)的AC-DC非快充市場(chǎng)已取得不錯(cuò)占率和口碑，并已成為了多個(gè)知名手機(jī)品牌標(biāo)配快充電源的的主力芯片供應(yīng)商。
美思迪賽MX6535的發(fā)布，使其成為了國(guó)內(nèi)首家掌握氮化鎵控制及驅(qū)動(dòng)技術(shù)的公司，并在全球范圍內(nèi)成為繼TI和安森美之后的第三家推出氮化鎵驅(qū)動(dòng)的公司。打破了外企長(zhǎng)期以來對(duì)氮化鎵控制和驅(qū)動(dòng)器的壟斷地位，大大加速了氮化鎵快充技術(shù)的本土化進(jìn)程。
從搭載美思迪賽MX6535的氮化鎵快充方案來看，雖然具備最大65W的輸出能力，但整體方案的體積非常小巧。這一方面得益于MX6535內(nèi)置了氮化鎵驅(qū)動(dòng)，并消除了傳統(tǒng)的二次反饋電路；另一方面也得益于搭配了自家的次級(jí)芯片MX5420，內(nèi)置同步整流控制器和協(xié)議識(shí)別，并通過數(shù)字算法把傳統(tǒng)初次級(jí)電壓及電流RC環(huán)路補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)直接省去，而且亮點(diǎn)是MX5420完成所有快充復(fù)雜的功能的同時(shí)竟然然只有區(qū)區(qū)10個(gè)PIN腳。
美思迪賽半導(dǎo)體這套氮化鎵快充方案具有非常強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。其特點(diǎn)就是，僅需要一塊小PCB板就能實(shí)現(xiàn)65W輸出，打破了傳統(tǒng)氮化鎵充電器內(nèi)部復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。開發(fā)更簡(jiǎn)單、用料更精簡(jiǎn)、綜合成本更低。可以想象以MX6535的超強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力，將在未來的氮化鎵市場(chǎng)贏得不錯(cuò)的市場(chǎng)份額。