前言
碳化硅(SiC)作為第三代寬禁帶半導(dǎo)體,在功率器件領(lǐng)域具備著更高的擊穿電壓、更大的電流承受能力和更寬的溫度適應(yīng)范圍,且內(nèi)阻溫度漂移極小、熱穩(wěn)定性及可靠性遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)硅器件。
在傳統(tǒng)工業(yè)級(jí)輔助電源中,往往需要雙管反激拓?fù)鋪斫鉀Q高母線電壓下功率器件耐壓不足的問題,導(dǎo)致成本升高,同時(shí)市面上方案通常為固定頻率、無谷底導(dǎo)通,隨著母線電壓越高開關(guān)損耗越大;即使使用了SiC方案,通常需要加額外的SiC專用驅(qū)動(dòng)芯片,還需要考慮上電時(shí)序等諸多問題,難以在小體積系統(tǒng)中集成。
在消費(fèi)領(lǐng)域中,尤其是PD快充一直追求小體積、高集成度、高效率和低成本的應(yīng)用場景,隨著第三代半導(dǎo)體發(fā)展,國內(nèi)已有直驅(qū)GaN方案,但面向消費(fèi)級(jí)市場直驅(qū)SiC的專用PWM控制器,國內(nèi)仍處于空白。
針對(duì)這些問題,茂睿芯早已在充電頭網(wǎng)舉辦的2025年(春季)亞洲充電展上的亞洲充電大會(huì)上給出了自己的答案。茂睿芯推出的MK2606控制器引入了準(zhǔn)諧振反激(QR)控制策略,能夠自動(dòng)在電壓谷值處導(dǎo)通,最大限度地降低開關(guān)損耗并提升轉(zhuǎn)換效率,同時(shí)該芯片內(nèi)置了直接驅(qū)動(dòng)SiC MOSFET的門極驅(qū)動(dòng)級(jí),省去了外部驅(qū)動(dòng)芯片和獨(dú)立供電電路,并對(duì)柵極電壓做了專門的優(yōu)化,確保 SiC MOSFET可靠運(yùn)行并獲得最佳的性能。
充電頭網(wǎng)近期在拆解Mentech銘普推出的一款65W快充碳化硅充電器時(shí),發(fā)現(xiàn)里面采用到了茂睿芯的這款MK2606控制器,搭配英嘉通IGC380R075C3P碳化硅方案,讓這款充電器做的非常小巧,三圍僅60.5*31*34mm,功率密度達(dá)1.02W/cm3。
Mentech銘普65W碳化硅充電器
Mentech銘普65W碳化硅充電器采用主流柱狀造型設(shè)計(jì),外殼為PC阻燃防火塑料材質(zhì),機(jī)身表面啞光工藝處理抗指紋。
輸出端配備雙USB-C接口。
和蘋果61W充電器放在一起對(duì)比,體積優(yōu)勢非常明顯。根據(jù)充電頭網(wǎng)測量,該充電器兩個(gè)快充接口均支持FCP、AFC、QC3+/5、PD3.0、PPS、DCP、Apple 2.4A充電協(xié)議。
銘普65W碳化硅充電器擁有媲美氮化鎵快充的小巧機(jī)身,根據(jù)充電頭網(wǎng)測算,三圍僅60.5*31*34mm,功率密度達(dá)1.02W/cm3。
茂睿芯MK2606S
充電頭網(wǎng)拆解了解到,這款充電器采用到的初級(jí)主控芯片來自茂睿芯,型號(hào)MK2606S。
這款芯片是茂睿芯首款面向碳化硅功率器件的高頻準(zhǔn)諧振反激控制器,集成了對(duì)碳化硅器件驅(qū)動(dòng)電壓的自適應(yīng)優(yōu)化、直驅(qū)功能以及多種保護(hù)與抗干擾措施。芯片內(nèi)置高精度振蕩器,有130/200KHz兩種最大工作頻率可選,并內(nèi)置專有軟啟動(dòng)技術(shù),通過漸進(jìn)式驅(qū)動(dòng)電流斜升,有效降低功率器件在開機(jī)瞬間的應(yīng)力。
據(jù)了解,這款芯片驅(qū)動(dòng)側(cè)支持多檔輸出電壓,6?V 用于GaN器件、11?V 用于常規(guī) Si MOS 、15?V 用于 SiC 。既能省去傳統(tǒng)碳化硅驅(qū)動(dòng)器及其外圍供電電路,又簡化了 PCB 布局,整體外圍元件數(shù)量大幅減少。
MK2606 還提供過壓保護(hù)、過流保護(hù)、過溫保護(hù)等保護(hù)機(jī)制,并針對(duì)工業(yè)級(jí)應(yīng)用場景設(shè)計(jì)了增強(qiáng)型抗雷擊與浪涌誤觸發(fā)保護(hù);內(nèi)置抖頻功能進(jìn)一步優(yōu)化EMI設(shè)計(jì);同時(shí)采用SOT23?6這樣的小封裝,可為65W級(jí)及以下的便攜快充設(shè)計(jì)節(jié)省寶貴的PCB空間,也簡化了系統(tǒng)級(jí)電路,使得真正意義上的“SiC快充”方案可以在更小、更輕、更高效的產(chǎn)品中落地。
充電頭網(wǎng)總結(jié)
作為國內(nèi)首批將高頻準(zhǔn)諧振反激控制器與碳化硅功率器件驅(qū)動(dòng)級(jí)深度融合的解決方案,MK2606系列控制器有效填補(bǔ)了便攜式快充領(lǐng)域?qū)τ诟咝А⑤p量化SiC驅(qū)動(dòng)的市場空白,推動(dòng)了碳化硅技術(shù)在消費(fèi)類電子產(chǎn)品中的廣泛落地。
茂睿芯這款控制器與碳化硅器件的協(xié)同,目前已通過 Mentech 銘普 65W 快充器的市場實(shí)例,驗(yàn)證了該芯片在 SiC 快充方案的商業(yè)化可行性與競爭優(yōu)勢。隨著越來越多的品牌與方案開發(fā)商在產(chǎn)品中采用 SiC 器件,整個(gè)生態(tài)鏈或?qū)⑦M(jìn)一步完善,從硅基到碳化硅的升級(jí)換代將加速產(chǎn)業(yè)成熟與規(guī)模效應(yīng)。
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