適配器到多口桌面全覆蓋，南芯科技 ZVS 全集成控制器一文看懂！

前言

近年來，USB-PD 和多口快充市場(chǎng)對(duì)小體積、高功率密度的需求持續(xù)攀升，推動(dòng)了以氮化鎵（GaN）器件和更高開關(guān)頻率為核心的電源架構(gòu)快速演進(jìn)。傳統(tǒng)硬開關(guān)在高頻下帶來明顯的開關(guān)損耗、尖峰與 EMI，而被動(dòng) QR 雖能降低開通損耗，但易發(fā)生谷跳且難以在寬輸入/負(fù)載范圍內(nèi)持續(xù)維持近 ZVS，限制了進(jìn)一步升頻與縮小磁件的空間。

而支持 ZVS 的 QR 控制器通過強(qiáng)制諧振、主動(dòng)夾鉗或自適應(yīng)谷值跟蹤實(shí)現(xiàn)把“軟開關(guān)”效果工程化，能在更寬工況下降低損耗與振鈴、提高效率并減小磁性元件和 EMI 負(fù)擔(dān)；對(duì)追求高功率密度與快速落地 GaN 方案的工程團(tuán)隊(duì)，這類器件能夠有效降低設(shè)計(jì)復(fù)雜度并提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。

南芯科技已推出多款支持 ZVS 的全集成控制器及配套參考設(shè)計(jì)，覆蓋適配器與多口桌面等主流場(chǎng)景，接下來充電頭網(wǎng)將詳細(xì)介紹一下這些產(chǎn)品。

南芯SC3107C

SC3107C芯片采用南芯科技自研的全集成高壓隔離封裝，內(nèi)置了原邊控制器，氮化鎵功率管，高速隔離數(shù)字通訊模塊SC-PQLINK?，同步整流控制器和協(xié)議芯片。實(shí)現(xiàn)了用一顆芯片替代傳統(tǒng)方案中的五顆芯片。

該芯片的高集成度大幅度減少充電器外圍元件數(shù)量，具備開發(fā)周期短，產(chǎn)品性價(jià)比高的優(yōu)勢(shì)。芯片內(nèi)置的高速數(shù)字隔離通信模塊SC-PQLINK?，不僅帶來比光耦更高的系統(tǒng)可靠性，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了次級(jí)控制。芯片利用次級(jí)控制優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)了原邊軟開關(guān)和主動(dòng)式同步整流，提升了電源的整體效率，并降低散熱要求。

此外，芯片內(nèi)部集成了協(xié)議功能，支持UFCS融合快充，PD快充以及多種主流私有定制協(xié)議。芯片內(nèi)部還集成了軟啟動(dòng)，供電過壓保護(hù)，逐周期電流限制，輸入欠壓保護(hù)，輸出過壓保護(hù)，輸出過電流保護(hù)和輸出短路保護(hù)等多種功能和保護(hù)，為快充電源的穩(wěn)定和安全保駕護(hù)航。

應(yīng)用案例：

1、拆解報(bào)告：綠聯(lián)65W氮化鎵快充充電器

2、拆解報(bào)告：圖拉斯35W小冰塊PRO充電器

南芯SC1875

南芯科技SC1875，這是一款高性能多模式反激式PWM轉(zhuǎn)換器，采用SSOP38封裝，創(chuàng)新性地將GaN開關(guān)管、初級(jí)控制器、次級(jí)控制器及協(xié)議控制器集成于單芯片中。該器件通過專利的PQLINK隔離技術(shù)取代傳統(tǒng)光耦，實(shí)現(xiàn)次級(jí)側(cè)調(diào)節(jié)，顯著簡(jiǎn)化便攜設(shè)備電源方案的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)流程。

SC1875具備自適應(yīng)開關(guān)頻率折返功能，可在全負(fù)載范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效轉(zhuǎn)換：在高輸入電壓滿負(fù)載時(shí)，采用同步整流零電壓開關(guān)（SR-ZVS）技術(shù)提升能效；在低輸入電壓滿負(fù)載時(shí)，通過連續(xù)導(dǎo)通模式/準(zhǔn)諧振（CCM/QR）混合模式優(yōu)化效率；空載狀態(tài)下則自動(dòng)切換至突發(fā)模式以降低功耗。器件內(nèi)置完備保護(hù)機(jī)制，可有效防止異常工況下的電路損壞。此外，其特有的頻率抖動(dòng)技術(shù)和智能驅(qū)動(dòng)功能可顯著抑制噪聲干擾，優(yōu)化電磁兼容（EMI）性能。

應(yīng)用案例：

1、拆解報(bào)告：榮耀100W USB-C氮化鎵快充充電器

南芯科技 SIMO 方案

南芯科技 SIMO 方案通過單級(jí)拓?fù)涮娲鷤鹘y(tǒng)兩級(jí)架構(gòu)，首次在隔離場(chǎng)景下實(shí)現(xiàn)“單變壓器多路輸出”，省去次級(jí)DC-DC控制器、電感及光耦等外圍器件，系統(tǒng)BOM精簡(jiǎn)至僅需一顆主控芯片和協(xié)議芯片，整體體積較傳統(tǒng)方案縮小30%，單口方案已達(dá)2.23?W/cm3，多口方案亦保持1.92?W/cm3，與市面上最小體積方案相比，整體尺寸縮減逾30%。

該方案在單口輸出90?W工況下，效率可達(dá)92.3%，峰值效率更可突破94%；雙口輸出時(shí)，在低壓90?V輸入下分別輸出45W與20W，整體效率依然保持在91%以上，高壓230?V輸入場(chǎng)景下，效率優(yōu)勢(shì)更為明顯，可超93%。更值得關(guān)注的是，憑借深度優(yōu)化的控制邏輯與創(chuàng)新電路設(shè)計(jì)，該方案待機(jī)功耗低于43?mW，輕松滿足即將于2025年實(shí)施的中國(guó)國(guó)家一級(jí)能效標(biāo)準(zhǔn)及美國(guó)DOE第七級(jí)能效要求。

同時(shí)該方案引入了“偽連續(xù)模式”，通過在續(xù)流末端維持一個(gè)持續(xù)的非零負(fù)電流，實(shí)現(xiàn)了初級(jí)側(cè)零電壓開通（ZVS）的高效控制，并有效抑制了傳統(tǒng)DCM模式下的續(xù)流環(huán)振問題，同時(shí)優(yōu)化了EMI性能和降低了同步整流器件的應(yīng)力，從而在保證雙輸出系統(tǒng)穩(wěn)定性的前提下，提升了全范圍初級(jí)開關(guān)效率并降低了系統(tǒng)成本。

1、單級(jí)拓?fù)漕嵏捕嗫诳斐?！南?SIMO 方案甩掉降壓級(jí)，體積直縮 30%

充電頭網(wǎng)總結(jié)

南芯科技圍繞“近/準(zhǔn) ZVS”的工程化實(shí)現(xiàn)，形成了從全集成單芯片控制器到單級(jí)隔離多路輸出（SIMO）的完整組合，覆蓋單口適配器與多口桌面等主流場(chǎng)景。通過自適應(yīng)谷值控制、主動(dòng)諧振/夾鉗與高速隔離通信等手段，兼顧高頻高效與低 EMI，在縮小磁件與精簡(jiǎn) BOM 的同時(shí)，縮短了開發(fā)周期并提升了功率密度與一致性表現(xiàn)。

當(dāng)前 ZVS 能力下沉到量產(chǎn)級(jí)控制器與參考方案，使 GaN 的高頻優(yōu)勢(shì)可復(fù)制、可規(guī)模化，降低了 OEM/ODM 進(jìn)入高密度多口快充的門檻。單級(jí) SIMO 正在重塑系統(tǒng)分割方式，進(jìn)一步釋放體積與成本空間，并為即將更嚴(yán)的中美能效法規(guī)提供技術(shù)路徑。隨著數(shù)字化控制、軟硬件協(xié)同與建模工具成熟，這類方案的可擴(kuò)展性將延伸到更高功率、更復(fù)雜口數(shù)與更嚴(yán)苛的合規(guī)邊界，成為快充產(chǎn)品迭代的關(guān)鍵底座。