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三大快充芯片巨头，涌向待机零功耗

充电头网 · 公众号 · · 2024-04-09 00:10

正文

前言

能源的合理高效使用历来受到政策法规及相关企业的重视。众多新技术的使用，使得充电设备工作时的转换效率得以提升，但电子设备更多时候处于不充电的待机状态，单看待机功耗指标虽然不大，但由于长时间的待机，总功耗还是相当可观。如何降低这部分损耗，是业界目前越来越关注的一个话题。

据《IEC62301 家用电器待机功耗的测量》这一标准规定，功耗<5mw即为零待机。同样，业界标杆企业之一的三星电子也将5mW定义为零待机的分界线。并于2021年8月在其网站明确提出，目前其手机充电器产品上执行的20mW待机标准在2025年前要全部更换到5mW。也就意味着，明年开始，三星的手机快充极有可能都会采用零待机方案。

待机零功耗解决方案demo

晶丰明源待机零功耗快充解决方案demo

晶丰明源新推出了一款25WPD快充组合方案，可以实现待机零功耗，在230V空载下的功率消耗仅在2mW以下，余量巨大。该方案由BP87640准谐振反激控制器芯片、BP62640次级侧控制器芯片和BP818磁耦合隔离器芯片构成。通过紧凑设计整合多功能模块，可以有效提高设备性能，显著降低能源消耗。

晶丰明源待机零功耗快充解决方案demo正面特写。

该方案侧面特写。

该方案PCB板特写。

该方案USB-C母座特写。

该方案demo长度实测为44.12mm。

该方案demo宽度实测为44.12mm。

高度为13.97mm。

重量为23.8g。

接下来将会对构成这款方案的主要芯片作一个详细讲解，逐一解释其功能和作用，以便更清晰地理解整体方案的设计和实现原理。

晶丰明源BP87640

BP87640是晶丰明源推出的一款零待机功耗的准谐振反激控制器芯片，内置GaN门驱动器。该芯片具有130KHz的最大开关频率，内部集成了700V高压启动电路，并支持最高150V的辅助供电，适用于非常广泛的输出电压范围。

BP87640通过磁耦合器BP818与次级侧控制器BP62640通信，实现了二次侧调节。它通常在QR和DCM模式下进行谷底切换操作，具备高效率和良好的EMI性能。

BP87640采用SSOP-10封装，符合LPS规定，具有逐周期电流限制、输出过电压保护、辅助供电过电压保护、二次整流器短路保护、反馈开路保护、过温保护等保护机制，适用于QC / USB PD / 可编程交流/直流充电器领域，搭配这款芯片可以研发出高效率低功耗体积小的充电器。

晶丰明源BP62640

BP62640 是一款AC/DC次级侧控制器，可与准谐振反激控制器芯片BP87640配合使用，在旅行适配器应用中实现零待机功率。

BP62640采用基于输出电压纹波的控制算法，确保快速瞬态响应，同时消除了对复杂环路补偿电路的需求。通过磁耦合器BP818向主控制器发送请求信号，实现对输出电压的精确调节。在待机状态下，BP62640可进入超低功耗的睡眠模式，在次级端消耗极低，同时消除了反馈电阻网络的损耗，而且磁耦合器无需偏置电流，进一步降低了系统功耗。

此外，BP62640还集成了先进的同步整流控制器，优化了驱动占空比，提升了系统效率。通过电荷泵电源，输出电压可调至最低2.8V。BP62640提供QFN3*3-16L封装，为电子设计提供了更多的选择。

晶丰明源BP818

BP818 是一款磁耦合隔离器，内置了两个耦合线圈，通过利用磁耦合传输信息，并提供电气隔离，可提供稳定可靠的性能，相比传统光耦合器，它消除了低精度、非线性电流传输比以及有限的使用寿命等缺点，而且磁耦元器件在待机状态下，基本处于静默状态，完全不需要消耗能量，能系统的能源损耗更低，专为离线电源的主次通信而设计。

BP818 在主次两侧均无需偏置电流即可运行，大大降低了系统的待机功耗。BP818 符合全球强化绝缘的安全要求，采用LSOP-4封装，爬电比距为8mm，隔离电压高达5000VAC。

BP818已经通过了UL62368、TUV（IEC62368）、CQC（GB4943.1）、VDE（IEC60747）等安全法规的认证。与主次控制器结合使用，可以建立高性能的开关电源完整解决方案。

华源智信待机零功耗快充解决方案demo

华源智信产品是通过组合形式实现零待机(小于5mw)，在空载时候切断光耦，可以实现整个系统在待机时的功耗为4.5~4.8mW，可以满足零待机，但余量不大。因此通过降低同步整流器的损耗，即通过协议切断同步整流待机通电，可以让整个系统的待机损耗降至3.X mW，剩余1.X mW的裕量，从而实现产品的量产化。

充电头网已对华源智信零功耗PD快充方案demo进行拆解，下面将会进行详细讲解。

华源智信零功耗PD快充方案demo PCBA板正面展示。

华源智信零功耗PD快充方案demo PCBA板背面展示。

经充电头网实测得该方案demo长50.36mm。

宽为44.29mm。

高度为19.07mm。

该方案的体积与市面上主流的PD快充相比毫不逊色，同时还具备待机零功耗等功能。这意味着在不使用的时候，该方案能够有效延长设备寿命并节省能源消耗。

华源智信HY923

HY923是一款智能数字控制同步整流控制器，作为二极管模拟器工作。HY923可以在正端或负端应用，关断速度快，反向尖峰电压低，耐压150V，驱动能力强，驱动电压钳位在7V，启动时驱动下拉功能，具有积分功能以避免同步整流误开通。

HY923可以驱动标准N通道功率金属氧化物半导体场效应晶体管，以替代肖特基二极管，实现高效率。HY923采用数字控制技术，以优化在不同应用中的DCM / PFM / CCM / QR多模式操作。数字控制技术进一步增强了稳健的CCM操作。

自适应预关断方案不仅确保了快速切换，还最小化了开关损耗。自适应预关断方案通过软SR MOSFET关断过渡，优化了电磁干扰（EMI）。通过INTG引脚可配置的电压-时间阈值，避免了在DCM/QR模式下由于寄生环路引起的SR MOSFET误触发切换。

HY923集成了多种功能，可以减少BOM并优化性能，提供SOT23-6封装。

华源智信HY1662

华源智信HY1662是一款用于电源管理和电压调整的PWM控制器芯片，其主要负责监测输入电压并控制输出电压以保持稳定。

HY1662内置通信协议，在收到ZP信号后可进入低功耗式，驱动MOS或GaN针对Coo1Mos有自适应智能驱动，HY1662可以高压启动+低漏电，全QR操作，最高频率200K，具有高达55V的工作电压，适应输出电压范围非常宽。

HY1662在该方案中旨在实现低于5毫瓦的待机功耗和50微安的待机电流。其集成了精密的恒压（CV）控制方案，支持脉冲模式控制、PFM（脉冲频率调制）、DCM（降压模式）和QR（恒定导通时间）等多种控制模式，并具有频率抖动、自适应MOSFET栅极驱动和热关断电路等功能。

HY1662还集成了丰富的保护和功能，如线路补偿、输出过电压保护、过温保护、上电和断电保护以及感应电阻器开路保护，同时提供SOP7封装。

华源智信HY5501

HY5501是一款嵌入式32位微控制器，拥有32KB的闪存、64位e-Fuse ROM和2KB的静态随机存储器（SRAM），是一款高性能的可编程PD控制器芯片，这款芯片已经获得了PD3.1 SPR 认证，TID：9887，适用于快充适配器、移动电源等领域。

HY5501内部集成了CC/CV环路补偿、电缆损耗补偿和控制方案，可以编程支持各种专有协议，如PD/PPS、Qualcomm QC2.0/3.0、PE2.0等。HY5501内置的TYPE-C协议支持在插入TYPE-C设备时的自动唤醒系统。它可以自动识别设备的插入和拔出，以及设备的充电/放电属性。

HY5501设计高度集成，外部组件非常少，具有欠压保护（UVP）、过流保护（OCP）、过压保护（OVP）和过温保护（OTP）等多种保护模式，让系统的可靠性大大提高。

上图展示的是HY5225，这是华源智信专门为三星定制的料号名称。实际上，它与HY5501是同一颗芯片。HY5501提供QFN24封装，具有尺寸小、重量轻、高度集成等优点，适用于高密度安装和高频应用。

瑞萨高性能45W快充方案解析

通过对瑞萨电子这款45W快充参考设计的解析发现，该设计采用iW9860初级控制器搭配iW760次级控制器，组合实现了超低待机功耗，高转换效率和高性价比的快充解决方案。

iW9860具有多项先进性能，支持单面板应用，并具备全面完善的保护功能。iW760将同步整流控制器和协议芯片集成在一颗芯片内部，通过数字补偿，简化电路设计。芯片采用硬连线状态机，无需MCU和固件，消除了恶意提升输出电压造成设备损坏的隐患。参考设计中，两颗瑞萨电子控制器相互配合，各有所司，为PD快充领域提供一种高能效，高性价比的初次级整体方案。

基于瑞萨iW9860+iW760方案设计的这一DEMO，主板为正方形，基于该DEMO量产出来的成品更加小巧便携，同时相较柱状造型的充电器来说，插墙插使用体验也会更好。

俯视角度看DEMO主板正面，输入输出端设有小板，初次级分别采用三颗电解电容和两颗固态电容滤波。

主板背面一览，由于瑞萨iW760集成了次级同步整流控制器以及协议芯片等芯片的功能，相较传统方案来说，主板背面看上去更加简洁。此外主板初次级之间镂空处理，后期量产可加装麦拉片绝缘。

实测PCBA模块长度为37.18mm。

宽度为37mm。

厚度为20.16mm。

另外测得DEMO重量约为41.3g。

瑞萨iW9860

iW9860是一颗零待机功耗的数字控制反激控制器，芯片具备瑞萨专利的恒定频率，准谐振和自适应多模式控制。

iW9860开关频率范围为70kHz到130kHz，待机功耗为零，支持单层PCB设计，大大降低系统总成本，使用独特的开关模式，包括自适应准谐振（QR）操作和自适应多模控制（MMC）以及连续导通模式（CCM），可大大提高效率的同时消除听觉噪音并实现尺寸、效率和电磁干扰性能的优化，内置单点故障保护以及过温保护阈值，大大提高设备的安全稳定性。

iW9860具有多模式控制包括PWM，PFM和突发模式，优化反激转换器的性能，包括能效和EMI。通过搭配iW760可实现紧凑的快充充电器设计，实现高能效，高性价比的快充解决方案。