摘要：
前言近期英集芯推出了一款基于降压PFC和QR反激架构设计的100W氮化镓电源DEMO，该DEMO基于自家IP2015+IP2006HT+IP2028... 前言
近期英集芯推出了一款基于降压PFC和QR反激架构设计的100W氮化镓电源DEMO，该DEMO基于自家IP2015+IP2006HT+IP2028+IP2723TH全套方案进行设计，支持90-264V宽电压输入以及100W输出，待机功耗小于150mW，效率满足CoC_V5_Tier能效要求。
该方案创新性的采用了一颗降压型PFC控制器IP2015，与传统PFC升压电路设计思路相反，其优势在于能够抑制插拔火花产生情况，提升用户使用体验。
此外Eco-step PFC系列将输入电压降低到80V左右后，为后级的电路拓扑提供了更为丰富的选择。搭配传统的Flyback拓扑，可降低后级反激电路PCB Layout线距以及反激电路功率管耐压要求，提升系统可靠性。后级搭配AHB架构和LLC架构亦能充分发挥其优势，开关管可以使用100V SGT，不仅电路成本极为低廉，而且相对HV转换AHB或LLC而言，转换效率可以进一步提升。
英集芯预研的整套解决方案中，使用Eco-step PFC+LV AHB架构，配合四层平板变压器的方案，同样100W应用下，满载效率相对于反激能够提升1.5%左右，即在90VAC输入下达到93%的转换效率。与此同时，由于100V SGT可以做到3*3mm的封装尺寸，因此总体解决方案可以实现极致的小型化和模块化设计。
这款DEMO还突破地使用了4层PCB实现了平面变压器设计，最大化地降低了解决方案成本，同时维持了高的转换效率。下面就随小编来详细了解下。
英集芯Eco-Step PFC 100W氮化镓电源DEMO外观
DEMO正面器件布局紧凑，左侧区域设有保险丝、共模电感、薄膜滤波电容、PFC升压电感等器件。
主板正面中心焊接滤波小板，板子上设有三颗高压滤波电解电容，下方布局平面变压器，输出端USB-C母座使用垂直小板焊接。
主板背面设有PFC升压控制器、PFC开关管、开关电源主控芯片、初级开关管、光耦以及同步整流管等器件。
实测DEMO长度为53.95mm。
宽度为55.33mm。通过三围算的DEMO功率密度约为1.44W/cm³。
厚度为23.19mm。
另外测得DEMO重量约为94g。
英集芯Eco-Step PFC 100W氮化镓电源方案解析
延时保险丝来自华德电子，规格为3.15A250V。
压敏电阻来自JK-ET健坤电子，型号10D561K，用于吸收过压浪涌。
温度保险丝来自赛尔特，为ATCO合金型温度保险丝，型号Y16，动作温度160℃，用于压敏电阻过热保护。
共模电感两级设计用于滤除EMI干扰，两颗分别是双线和扁平铜带绕制。
安规X2电容来自KYET科雅电子，规格为0.33μF。
旁边区域设有整流桥、薄膜滤波电容、滤波电感，滤波电感外套热缩管绝缘。
CBB21薄膜滤波电容规格为0.47μF450V。
PFC控制器采用英集芯IP2015，这是一款高性能多模式混合控制的Buck PFC控制器，适合85-265VAC宽电压范围输入，低压重载时工作在连续电流模式（CCM），随着负载降低或者高输入电压下，工作在临界电流模式（CRM）和断续电流模式（DCM），实现谷底导通，轻载时启用降频控制，极轻载和空载下，进入突发模式（Burst Mode）进一步降低功耗，实现全范围
高效率。IP2015集成COT控制和单周期控制模式，可以满足D类谐波电流要求。
IP2015内置了高压启动电路，无需辅源供电。启动完成后，可通过 PFC 电感辅助绕组取电，即使在Burst Mode时，也能确保辅助绕组供电，实现低待机功耗。
IP2015集成了完善的保护功能，如 Brown In/Out、输入过压保护、逐周期过流保护、输出短路保护、过载保护、输出过压保护、冗余过压保护、内置过温保护以及外置过温保护，同时对FB/CS/VS三个引脚设置了开短路保护，确保了系统的安全可靠运行。 采用SSOP10L封装。
PFC电感特写。
三颗滤波电解电容来自丰宾，规格均为220μF100V。
初级主控芯片采用英集芯IP2006H，是一款高性能多模式反激控制器，芯片具备频率折返和谷底导通技术，并支持自适应开关频率，提高轻载效率，最大开关频率得到优化，降低温升，并提高满载效率。
IP2006H还具备突发模式，能够在轻载和空载下降低待机功耗，满足CoC V5和DoE VI标准，芯片具备完善的保护功能，包括Brown-in/Brown-out、输出过压保护、输出欠压保护、VDD过压保护、输入过压保护和过热保护，并且支持参数定制，支持过功率保护，采用SOT23-6封装。
英集芯 IP2006H 资料信息。
初级开关管来自恒泰柯，丝印GN400N20S5。
右侧是一颗主控芯片供电电容。
DEMO采用平面变压器，并且是突破性地使用了一块4层的厚铜PCB完成了整个功率绕组的设计，拥有良好的传导EMI抵消效果，大幅度降低了解决解决方案成本，同时全自动化的变压器设计保证了良好的量产的一致性。
CD221K蓝色Y电容来自松田电子。
松田电子是专业研发制造陶瓷电容器、薄膜电容器、压敏电阻器和热敏电阻器等高品质安全电子元器件的国家高新技术企业，国家专精特新“小巨人”企业。厂房面积 75000 平方米，配套引进全自动化，数字化生产设备，为通讯、汽车电子、新能源、家电、电源、数字化工业、电力电网应用等领域提供“一站式”解决方案。
EL1018光耦特写，用于输出电压反馈。
同步整流管来自扬杰电子，丝印YJG95G10A。
输出滤波固态电容规格为25V820μF。
协议芯片采用英集芯IP2723T，该芯片已通过USB IF协会PD3.0 PPS认证，TID：3135，是一款集成多种协议、用于USB输出端口的快充协议IC。支持多种快充协议，包括USB TypeC DFP、PD2.0/3.0、PPS 、HVDCP QC4、QC4+、QC3.0/2.0、FCP、SCP、AFC、MTK PE+ 2.0/1.1、Apple 2.4A、BC1.2以及三星2.0A。右侧为USB-C母座的TVS保护管，用于静电保护功能。
可为适配器、车充等单向输出应用提供完整的TYPE-C解决方案。此外IP2723T具备高集成度与丰富功能，在应用时仅需极少的外围器件，有效减小整体方案的尺寸，降低BOM成本。
英集芯IP2723T资料信息。
输出VBUS开关管丝印4408。
英集芯Eco-Step PFC系列电源方案优势总结。
充电头网总结
英集芯Eco-Step PFC系列100W氮化镓电源方案由IP2015、IP2006HT、IP2028、IP2723TH四片芯片套片组成，标志着在大功率电源领域，英集芯拥有为客户提供端到端一站式解决方案的能力。
同时IP2015作为一款十分具有创新性意味的降压型PFC控制器，它的推出为行业后续设计大功率电源方案提供了新的设计灵感，助力行业持续创新。回到方案本身，英集芯这套方案较传统升压PFC加QR反激的架构，有着显著的成本优势，同时无论是产品功率密度、兼容性，还是满载效率/损耗、输出电压纹波、掉电保持等各方面的指标表现都很不错。
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