更小更安全,迷你65W快充方案解析
前言
随着iPhone 18系列正式支持AVS快充标准,支持PD3.2 SPR AVS的快充方案再次成为行业关注的焦点。近期,德氪微便针对市场需求推出一款PD3.2 65W氮化镓快充Demo方案。
据了解,该方案在200~240Vac高压输入条件下,具备最高20V/3.25A 65W功率输出,在100~130Vac输入下,最高支持20V/1.5A 30W输出,同时兼容PD3.2/AVS/PPS、QC、FCP、SCP、AFC、UFCS、SVOOC等多种主流快充协议。
该方案的最大亮点,是65W协议快充被完整收进超小体积,却未做减配。德氪微以自研 DKP3651合封氮化镓主控、DKI6310数字隔离反馈芯片与 DKP3602 同步整流控制器串起整条功率链路,配合智融科技SW2303P协议芯片,充分发挥合封氮化镓外围精简、集成度高的优势,有效简化外围器件,助力高功率密度快充设计。
下面充电头网就带来这款65W氮化镓快充方案的详细解析,一起来看看其电路设计与用料如何。
产品外观

德氪微PD3.2 65W氮化镓快充方案采用高密度多块小板立体堆叠设计,正面左侧焊有输入端小板与输出端USB-C小板,中部排布多颗滤波电容,右侧为平面变压器,整体结构十分紧凑。

另一侧可见平面变压器磁芯外包黄色高温胶带绝缘,高压滤波电容小板卧置在主板中央。

主板背面一览,可见初次级分界清晰。

PCBA模块主板背面一览,右侧初级侧设有德氪微合封氮化镓主控芯片,初次级之间设有德氪微隔离反馈芯片和两颗贴片安规Y电容,左侧次级侧则布置有同步整流控制器与同步整流MOS管。

模块后侧为平面变压器。

模块侧面一览,左侧为平面变压器,中间为高压滤波电容小板,右侧为输入EMI滤波小板。

左侧EMI滤波小板背面设有整流桥,右侧输出端小板背面设有快充协议芯片。

模块另一侧一览,左侧为输出端小板与一颗输出滤波固态电容,中间为高压滤波电解电容,右侧为平面变压器。
德氪微这款65W氮化镓快充方案采用高频QR+SR开关电源设计,由德氪微初级合封氮化镓芯片搭配次级同步整流,通过隔离反馈芯片实现电压调节,并由协议芯片控制输出电压。下面我们就从输入端开始逐一了解各个元器件的信息。
产品体积重量

使用游标卡尺实测该PCBA模块的长度约为36.16mm。

实测PCBA模块的宽度约为27.24mm。

实测PCBA模块的厚度约为26.00mm。
产品通电测试

将方案通电后,使用POWER-Z KM003C测得USB-C接口支持UFCS 2.0、SVOOC、QC3+、FCP、SCP、AFC、TFCP、PD3.2/AVS/PPS、QC5、DCP 以及Apple 2.4A快充协议。
相关阅读:POWER-Z KM003C 快充协议检测功能教程及说明

PDO报文显示,该USB-C接口具备5V3A、9V3A、15V3A、20V3.25A四组固定电压档位,以及5.00-21.00V 3.25A一组PPS电压档位和 9-20V 3.00A/3.25A一组AVS电压档位。
相关阅读:POWER-Z KM003C读取PDO报文实操教程
产品拆解

输入端延时保险丝来自蓝宝,用于输入端过流保护。

将输入端小板拆下,可见正面还设集成有安规X2电容、共模电感以及一颗高压滤波电解电容。其中黄色安规X2电容来自科雅,规格为0.22μF。右侧设有共模电感,用于滤除EMI干扰。另外一颗高压滤波电解电容丝印模糊,难以辨认参数规格。

输入端小板背面的贴片整流桥来自旭茂微,型号为MSB610,规格为6A 1000V,采用MSB封装。

两颗蓝色高压滤波电解电容规格均为27μF 400V,与输入小板上的棕色电解电容共同实现初级侧高压滤波。

初级主控芯片来自DECO德氪微,型号为DKP3651,该芯片是一款内置700V氮化镓功率管的高频准谐振反激QR/DCM PWM 控制器,采用DFN8封装。
芯片内部集成了高压启动电路以及AC输入掉电检测与X电容放电功能,在能够实现极速启动的同时,还能将待机功耗控制在30mW以下。
该芯片工作于QR和DCM模式,支持谷底锁定模式(最高工作频率支持 1MHz、500kHz、300kHz 三档可调)和自适应降频技术,并在轻载及空载时具备突发(打嗝)模式,从而在全负载区间维持高转换效率并有效降低功耗与噪声。
在系统可靠性与电磁兼容方面,DKP3651具备频率抖动与智能驱动特性,能够有效降低噪声并优化 EMI 电磁兼容性能。
同时,芯片还内置了软启动、前沿消隐以及完备的保护机制,涵盖 VCC过压/欠压保护、输入过压/欠压保护、片内过热保护、X电容放电保护,以及CS逐周期电流限制、CS短路和CS OPEN保护等,全方位保障电源系统的安全稳定运行。

跨接在初次级之间的两颗贴片Y电容来自STE松田电子,丝印SMC471M,两颗串联使用以提升安规耐压等级,用于输出抗干扰且大幅节省垂直空间。

隔离反馈芯片同样来自DECO德氪微,型号为DKI6310,用于替代传统光耦进行初次级隔离信号传输与输出电压反馈控制。
DKI6310是一款采用专有MillConnex技术的高性能毫米波数字隔离器,支持单路单端或单路差分信号隔离传输。该芯片具备单端200Mbps的高速数据传输能力,传输延时低于5.9nS,抖动小于 300pS,且共模瞬态抗扰度(CMTI)大于 400KV/uS。
同时,该芯片拥有更高的增强隔离等级与高绝缘耐压性能(DTI > 1mm、VIORM > 4242V、VIOTM > 9KV、VIOSM > 18KV),采用爬电距离大于8mm的DFN10宽体封装,并已通过VDE 0884-17增强绝缘等级认证并满足UL1577认证要求。

平面变压器特写。

次级同步整流芯片来自DECO德氪微,型号为DKP3602,采用QFN16封装。该芯片是一款集成高性能副边同步整流控制器的高频次级控制芯片,支持Low Side配置,配合外置MOS管可替代传统肖特基整流二极管以提升系统效率。
DKP3602支持DCM和QR工作模式,最高工作频率支持三档可调(300kHz、500kHz、1MHz),并具备谷底锁定、快速关断及智能开通检测功能,能有效防止DCM模式下因Vds振荡引起的SR误开通。
此外,DKP3602具备出色的CV/CC精度与快速动态响应特性,内部集成了智能双路VDD供电模块、轻载打嗝模式以及噪音与EMI优化技术。
在安全性方面,芯片提供完备的保护机制,涵盖输出短路保护、输出过压保护以及内置和外置可调过温保护。

次级同步整流管来自AOS万国,实际型号为AON6220,是一颗耐压100V的NMOS管,导阻6.2mΩ,采用DFN5*6封装。

内置的协议芯片采用智融科技SW2303P,这是一款高度集成的快充协议控制器,支持BC1.2、PD3.2 PPS及SPR AVS、QC、SCP、FCP、AFC、UFCS、PE等快充协议,支持私有协议定制。
相关阅读:智融SW2303P:硬件Pin2Pin兼容,AVS协议升级无缝切换
芯片集成了用于CV控制的12位DAC和用于CC控制的9位DAC,内置光耦驱动器(功能类似TL431)。

SW2303P集成32位处理器,支持VIN和VBUS泄放通路。SW2303P支持多种保护电路,包括过压保护,欠压保护,过流保护,过温保护,DPDM对地短路保护,DP/DM/CC过压保护,LPS和VCONN欠压保护(VCONN UVP)。

输出滤波固态电容来自JerCap,规格为820μF 25V,用于输出滤波。

两颗输出VBUS开关管来自Vergiga威兆半导体,型号VS3610AE,NMOS,耐压30V,导阻4mΩ,支持5V逻辑电压控制,采用PDFN3333封装。

威兆半导体VS3610AE资料信息。

输出端USB-C母座采用黑色胶芯。
充电头网总结

最后附上产品的物料清单,方便大家查阅。
德氪微这款PD3.2 65W氮化镓快充方案采用多板堆叠与平面变压器设计,配备单USB-C接口,最高支持65W快充输出,支持PD3.2/AVS/PPS、UFCS 2.0、SVOOC、QC5、SCP等多种快充协议,可满足iPhone18系列新机的快充需求。
充电头网通过拆解了解到,该方案核心采用了德氪微自研的全套电源与隔离方案,由德氪微 DKP3651合封氮化镓主控芯片、DKI6310隔离反馈芯片以及DKP3602同步整流控制器组成QR+SR开关电源,搭配智融SW2303P协议芯片以及万国和威兆MOS管等元器件实现65W快充输出。
其中,DKP3651芯片将700V氮化镓功率管、高压启动以及X电容放电等功能合封进单芯片中,配合数字隔离反馈取代传统光耦,在保证转换效率的同时大幅精简外围电路,为超小体积PD3.2 65W快充市场提供了实用参考。
整体来看,该方案集成度极高,外围器件精简,为打造超小体积PD3.2 65W快充充电器提供了成熟可靠的参考。
