茂睿芯电源芯片进入Anker户外电源供应链

发布时间：2023-05-10 10:56
作者：Ameya360
来源：网络
阅读量：2605

　　前言

　　户外电源在户外野营、自驾旅游上使用频率非常高，此外也可应用在应急供电、室外直播摄影、户外作业、应急救援等诸多领域。对于一款户外电源来说，要满足高精度的高功率输出，其内部的降压控制器性能要求非常高。

　　茂睿芯电源芯片进入Anker户外电源供应链

　　最近ANKER安克推出的一款 767 户外电源，采用方便搬运的拉箱式设计，功率大的同时各方面性能以及在安全稳定方面表现都非常优异。此外还采用了时下非常前沿的氮化镓双向逆变器技术，开创氮化镓在户外电源领域的应用。

　　安克这款 767 氮化镓户外电源整体为灰色色调，外壳磨砂抗指纹。作为一款大容量大功率产品，机身顶部两端不仅设计有提手，还配上了静音滚轮，无论是固定场所的上下挪动，还是稍微有些距离的搬运，都很方便省力气；白色的区域为照明灯，可在夜间活动时提供光源；其上的数显屏可以在充电时直观地看到充电剩余时长、剩余电量、交流电的频率以及充电类型等。

　　充电头网此前对ANKER安克这款767户外电源进行了拆解，发现其内部的电子工艺做工精湛，内部元件都经过涂胶防潮保护。

　　其中降压控制器来自茂睿芯，型号MK9218，是一颗 6-100V 超宽输入电压的同步降压转换器，通过搭配合适的 MOS 管和电感，可提供高达 30A 的输出电流，同时MK9218也支持两路并联使用来扩展输出功率。MK9218 采用电压控制模式，具有优秀的输出电压精度。开关频率 100KHz 到 1MHz 可调，也可通过外部时钟输入同步信号避免对噪声敏感应用的影响。

　　MK9218 支持强制PWM模式和二极管仿真模式，强制PWM模式可消除开关频率变化，以降低EMI。用户可选择的二极管仿真模式可用于轻载时降低功耗。

　　在合适的开关频率下，MK9218的占空比在 1%-99% 之间可调，可以适配很宽的输入和输出电压，支持0.8V-60V的输出电压，完美覆盖PD3.1 48V的输出要求。同时，MK9218支持-40℃-125℃的工作范围，可以很好地胜任复杂的外部环境。MK9218还具有PG信号输出，指示输出电压正常，可进行时序控制和系统送电控制。综上，MK9218能够很好地应用于便携式储能的多种DC输出端口。

　　总结

　　安克767氮化镓户外电源内置2048Wh磷酸铁锂电池，支持2300W逆变输出和2200W充电输入，同时支持太阳能电池板充电输入，并配有扩展电池接口，可额外扩展2048Wh容量，可以满足消费者长时间户外使用需求。

　　基于领先的高压BCD工艺，茂睿芯率先在国内量产支持100V输入、绝对耐压高达110V的DCDC产品系列，其系列产品采用COT的控制模式，可以实现极好的负载和线性的动态响应；并采用了自有专利的设计电路，既可以保证拥有超低的待机功耗，同时可以快速退出待机模式，迅速响应负载需求。Anker户外电源采用茂睿芯的降压控制器，能让产品具有高精准度电压输出的同时，降低轻载功耗，优化EMI性能，为客户带来更佳的产品体验。

（备注：文章来源于网络，信息仅供参考，不代表本网站观点，如有侵权请联系删除！）

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　　一、背景　　氮化镓(GaN)凭借着高效率、高功率密度和快速开关的优势，在消费类(快充、手机、LED)、汽车激光雷达、数据中心等领域迅速崛起。据TrendForce《2023 GaN功率半导体市场分析报告》显示，全球GaN功率元件市场规模将从2022年的1.8亿美金成长到2026年的13.3亿美金，复合增长率高达65%。在快充领域，Trendforce预计2025年氮化镓的渗透率也将超过50%。从技术演化的角度来看，在65W以下的快充和适配器领域GaN驱动技术经历了几个阶段：　　1、初期：　　使用硅基驱动器配合外部电路驱动GaN　　2、过渡期：　　采用专用的GaN PWM控制器驱动GaN　　3、当前主流：　　65W以下广泛采用PWM控制器与GaN集成的技术　　然而，随着技术的不断发展，业界仍然面临着一些挑战：　　1、驱动问题：　　由于GaN的特性，驱动器的设计和驱动电路的布局变得非常关键。必须确保安全、高效的驱动方式，以避免驱动震荡引起可靠性和EMI问题。　　2、散热问题：　　系统在低电压输入(Low Line)时的散热瓶颈，需要进一步提升效率。　　3、集成度问题：　　进一步缩小体积，提高集成度，以满足小型化需求。　　为了应对这些挑战，业界已经采取了一些技术措施：　　1、设计专门的GaN PWM驱动器，并和GaN集成以最小化驱动环路;　　2、引入电流无损检测电路;　　3、提高集成度，将GaN驱动器、GaN功率器件和无损电流检测集成在一起。　　二、五合一GaNControlTM PWM 芯片：MK2706　　在这样的行业背景下，茂睿芯推出了集成化程度更高的五合一GaNControlTM PWM 芯片MK2706，进一步提升了集成度和功率密度，并且实现：无损检测、安全驱动。　　三、MK2706 核心功能　　准谐振(QR)PWM控制器　　GaN驱动器　　GaN功率器件　　宽范围单VCC供电(8V-85V)　　电流无损检测电路　　MK2706是基于茂睿芯广受客户认可的四合一MK2789系列产品开发而成。MK2789系列已经集成了QR PWM控制器、驱动器、GaN功率器件和宽范围VCC供电。新一代产品MK2706在此基础上，最终实现高效率、高功率密度、高可靠性和低成本的PD解决方案。　　四、MK2706 产品优势　　1、节省损耗　　显著提高Low Line工作效率：在65W@90V输入条件下，效率提升0.3%-0.4%;　　90V输入时的热管理更加容易。　　无损检测节省损耗和对效率影响计算：　　节省采样电阻功耗，按65W计算，90V输入Ip_rms≈1.1A，Rcs=250mR，可节约Rcs损耗300mW;　　当前65W 90V输入效率约92.5%，输入功率约为65/92.5%=70.27W;　　效率提升=(65/(70.27-0.3))%-92.5%=0.39%。　　2、安全驱动　　驱动路径大幅缩短，减少了驱动回路寄生电感和寄生电容的影响;　　创新性地集成了米勒钳位电路，进一步提高了驱动的可靠性和效率。　　3、简化外围电路设计　　宽范围VCC供电(9V-85V)，对于PD调压输出(3.3V-20V)，也可省去VCC LDO供电电路;　　无损电流检测部分不需要外供电或者VCC电容，进一步简化外围设计;　　整个芯片外围器件非常少，节省加工成本。　　五、MK2706 系统板实测　　为了验证GaNControlTM技术的实际表现，我们进行了系统板测试：　　1、原理图与PCB布局　　整个ACDC功率级原边只有11个贴片电阻、7个贴片电容。贴片原件都放置于PCB背面，外围电路十分简单明了。　　2、效率测试　　MK2706 输入电压90V时满载效率可达93%　　结语　　秉承"关注客户需求，寻求客户满意"的服务宗旨，茂睿芯始终致力于开发能够真正帮助客户的产品，这款65W集成GaN 的AC/DC转换器MK2706的设计初衷正是为了让客户能够更省钱、省事、省心!　　茂睿芯坚信具有无损检测、安全驱动的高度集成五合一芯片方案将进一步推动PD快充工程技术发展。我们将以MK2706为起点持续挖掘客户需求，坚持创新，推出更多实惠、高效且可靠的芯片产品!
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茂睿芯： 110V/0.6A，集成30mA LDO的同步Iso-Buck转换器MK9816
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　　为高效赋能两轮电动自行车、AGV、机器人和园林电动工具等电池管理系统(BMS)的加速发展，茂睿芯推出了至简外围、低功耗的系统方案MK9816。应用MK9816 Iso-Buck的隔离侧(次边)输出，可以节省传统E-Bike BMS中所需的隔离模块，可无需外围环路补偿电路，提供更精简的解决方案。　　MK9816支持110V输入，0.6A输出，同时集成30mA预调整LDO，在系统待机时给MCU供电使用，降低系统功耗和物料成本;可配置PFM的频率，在保证次边输出带载能力的同时，避免了工作于FCCM的传统Iso-Buck轻载系统效率偏低问题。其内置低导通阻抗的高边和低边功率MOSFET，效率高达91.5%@IOUT=400mA;同时带多种保护功能，为系统性能、产品可靠性提供保障。　　一、MK9816产品特征　　·宽输入工作电压范围：7V-100V　　·VIN、SW、EN管脚绝对耐压高达110V　　·<10uA的关断电流　　·常使能预调整LDO(Vcc pin)输出电压：9V@0mA~5.5V@30mA　　·可配置的工作模式：　　—强制连续导通模式(FCCM)　　—脉冲频率调制模式(PFM)，PFM模式下零电流时间(TZC)可调　　·集成软启动电路　　·不需要外部环路补偿电路　　·集成700mΩ高边MOSFET和350mΩ低边MOSFET　　·VCC支持VOUT返回供电　　·保护功能：　　—输入欠压保护、输出欠压和过压保护　　—过流保护、过温保护　　二、MK9816封装及引脚功能　　1、MK9816 引脚封装图　　2、MK9816 引脚功能定义　　三、MK9816典型应用框图　　四、MK9816典型波形　　1、PFM和FCCM输出纹波　　测试条件：       (1)PFM模式，IOUT=0.1A，RMODE=47kΩ;       (2)FCCM模式，IOUT=0A，RMODE=2MΩ。　　PFM模式输出纹波                        FCCM模式输出纹波　　2、瞬态响应　　MK9816采用恒定导通时间 (COT) 控制架构，可实现出色的瞬态响应。测试条件：VIN=48V，VOUT=10V，IOUT=0.1~0.6A，di/dt=1.6A/us，duty=50%，L=47uH，COUT=20uF。　　3、原边和次边短路保护　　原边短路保护和恢复                        次边短路保护和恢复　　五、MK9816产品优势　　1、简单、低功耗的解决方案　　应用MK9816 Iso-Buck的隔离侧输出，可以节省传统E-Bike BMS中所需的隔离模块;内置5.5V 30mA LDO，系统待机时给MCU供电，降低系统功耗。　　2、PFM模式ZC时间可调　　通过配置MODE管脚的下拉电阻，可调节工作模式以及PFM模式下的零电流时间(TZC)，实现轻载高效且使开关频率高于人耳可听范围，以避免噪声。　　MODE管脚配置与工作模式的对应关系　　3、高效率　　MK9816集成低导通阻抗的高边和低边功率MOSFET，且通过配置MODE管脚电阻值可实现TZC可调，所以不仅可实现重载高效，也可实现轻载高效。　　测试条件：　　(1)VOUT=10V，工作在FCCM模式下，不同输入电压的效率曲线;　　(2)VOUT=10V，不同工作模式、不同TZC的效率曲线。　　不同输入电压下的效率曲线                    不同工作模式的效率曲线　　4、Vcc支持VOUT返回供电　　MK9816 Vcc管脚支持输出返回供电，使用VOUT返回供电给VCC，有利于提升0.3A负载以下的效率，效率可提升3%~5%。　　测试条件：　　VIN=48V，VOUT=10V，FCCM模式，VCC是否使用VOUT返回供电效率曲线。　　5、集成软启动电路　　MK9816集成了内部软启动电路，可避免上电启动过程中的输出电压尖峰以及电感电流的尖峰，有效降低启机过程中的电压和电流应力，确保系统可靠性。　　六、典型应用场景　　七、茂睿芯DCDC系列选型表
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