茂睿芯推出无损电流检测，65W集成GaN 的AC/DC转换器MK2706

　　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!