最近，整理了市面上发售的氮化镓 GaN 充电器产品。一波是采用 PI 的主控芯片，PI 芯片集成了主控＋功率器件＋同步整流；一波是采用纳微 GaN 产品 （QR ／ ACF ＋ NV 功率器件＋同步整流）；在采用 NV 的 GaN 产品设计中，发现了一个有趣的事情，如下图所示；8款 GaN 产品中，同步整流 IC 有7款采用了 MP6908。
说 NV 是氮化镓产品中的大赢家，这么看来 MPS 在 GaN 中也是大赢家；同行业内朋友聊起这款产品，行内 MP6908 称号“傻瓜08”；就是电路简单，装上去就能工作的傻瓜式同步整流IC；查询了MPS产品资料，MP6908 升级版 MP6908A 针对 GaN 产品应用。
MP6908 之所以受到这么多产品应用设计，主要是有什么特点？
在众多的方案应用中，细心的朋友可能发现，有把同步整流管放在次级侧的低端，如下图所示：
还有把同步整流管放在次级侧的高端，如下图所示；
这样有什么区别吗？
放在低端的，同步整流和输出是共地的，这样同步整流的供电可以直接从输出电压取，电路设计非常简单，所以放在低端比较好。这也是好多工程师朋友设计电路的选择！
但是，这两种接法在 EMI 性能上面还会有很大的差别，这可是电源设计里面最难解决的问题之一。
在开关电源中 EMI 的来源是开关动作所产生的动点电压，而在反激电路中初级侧的主开关管和次级侧的同步整流管则分别是最主要的两个动点。
如果将同步整流管放在次级侧的高端，如下图所示，红色的初级动点和蓝色的次级动点所产生的共模电流方向是相反的。这样就会产生共模电流相互抵消的作用，所以 EMI 的性能就是比较好的。
如果将同步整流管放在次级侧的低端，如下图所示，红色的初级动点和蓝色的次级动点所产生的共模电流方向是相同的。这样就会产生共模电流相互加强的作用，所以 EMI 的性能就是比较差的。
虽然差异的大小因设计而异，但是通常这两种接法在 EMI 的测试结果上会表现出 3-5db 的差别，这个在实际应用中可不是那么容易补得回来的，尤其在设计氮化镓 GaN 电源，为了 GaN 产品过 EMI，熬到秃头就为个 3-5db，也犯不上。
MP6908，其内部集成高压自供电功能，无需外加辅助绕组或任何外围元器件即可实现同步整流位于高端，轻松拥有优越的 EMI 性能。
文二、采用 NV611X 系列氮化镓 （GaN） 进行电源设计热处理及 PCB layout 注意事项
GaN 功率集成电路提供超低电容，优良的开关特性，低 RDS（ON），封装在一个小 QFN 封装里。这些特性使 GaN 非常适合在高频下工作，并支持高密度电源设计。
为了充分利用 GaN 的这些优势，必须对 GaN 功率集成电路的热管理进行合理的设计。这包括 PCB 板设计以及热处理和散热。本应用说明包括正确的印刷电路板布局指南和电源示例，以帮助设计师正确设计正确的热管理。为了避免部件温度过高、效率低下、外壳温度过高、部件故障和设计周期过长，必须在设计周期内尽早遵循这些指南。
● NV611X 系列 GaN 功率器件封装信息
纳微 NV611X 系列 GaN 功率集成电路采用 5x6毫米 QFN 封装。
如下图所示，集成电路引脚包括漏极片 （D）、源极片 （S） 和4个控制引脚。控制管脚管理栅极驱动电源和 GaN 功率器件的开/关控制，并且外部功率转换电路的开关电流在每个打开时间段内从漏极板流向源极板。集成电路内部安装在电源板上，然后用塑料模塑化合物模塑。所有暴露在外的封装垫和封装底部的引脚都焊接在 PCB 上。
由于集成电路直接安装在源焊盘上，所以来自 GaN 集成电路的热量必须通过 GaN 集成电路的底部、源焊盘和焊料排出到 PCB 板。然后使用热通孔将热量传递到 PCB 的另一侧，然后在那里进行冷却。
图一 GaN NV611X 系列 封装信息及 PCB 贴片剖面图
PCB 设计指南
在设计 GaN 功率集成电路的 PCB 版图时，为了达到可接受的器件温度，必须遵循一些指导原则。必须使用热通孔将热量从顶层 IC 源焊盘传导到底层，并使用大面积铜进行 PCB 散热。以下布局步骤说明了最佳布局实践，以实现最佳的IC热性能。
1） 将 GaN IC 5x6 mm PQFN 封装在 PCB 顶层。2） 在顶层 （CVCC、CVDD、RDD、DZ）。将 SMD 部件尽可能靠近 IC 引脚！3） 布置 SMD 部件、控制、走线和电源板的连接都在顶层。4） 在两侧的顶层放置大的铜区域，并连接到源焊盘。5） 将热通孔放置在源焊盘内部和源焊盘的两侧。6） 在所有其他层（底部、中部1、中部2）上放置大的铜区域。
（a）放置顶层元器件 (b) 顶层走线，源级走线敷铜
（c）源级增加过孔 (d) 底层走线，源级底层敷铜
PCB 布局示例（单低压侧开关配置）
下面的示例显示了在实际电源 PCB 设计上实现的正确布局实践。组件和跟踪都在顶层。底部和中间层仅用于铜区域和热通孔。
文三、原创 | 倍思 Baseus 65W 氮化镓 GaN 充电器带给我的几点启示
19年12月份，购买了一款明星产品：倍思的双C＋A口 65W 氮化镓 GaN 充电器产品。京东上售价 ¥ 268 元。
购买的目的就是想看看氮化镓 GaN 是个啥？
收到实物，内心还是有点小激动；外观小巧，同早期联想推出的一款 “口红”充电器类似。（因早些年，本人设计一款 33mm＊66mm＊22mm 90W 适配器，对于该尺寸大小 PCB，极有印象。）
该产品 65W 倍思 Baseus 氮化镓 GaN 双C＋A口 ，是由深圳市时商创展科技设计，由深圳市新斯宝科技代工。对其进行了拆解；内部结构设计非常巧妙。生产工艺加工是在设计电源之初就进行了设计。带给我的几点启示。具体如下：
1. 整体外观 65W；方形；从插口入手拆解；
2. AC输入 L／N 线，采用了一端输入设计成PCB卡槽结构，这个在生产上是便捷的（生产中焊接线越少越好）。出于安规距离的考虑，另一段采用了焊线。［启示一］
3. 采用铜片包裹—周，充分利用结构空间，插拔到壳体方便容易；将 PCBA 包裹—圈，直接焊接到次级 GNDB 上，符合 EMC/EMI 的设计；［启示二］
4. 电路板底部，增加了—片导入硅脂。［启示三］特别注意的是底部电路板是4层板。中间增加—层 GND 的电气设计，增加对 EMC 的保障。
5. 如下电路板所示，白色框部分主控芯片+氮化镓 GaN 功率器件。周围电阻电容采用了0402封装，这对生产加工提出了极大考验；封装小（如0402），采用锡膏工艺；封装大（1206），可采用红胶工艺；该电路板2种工艺都采用了；白色框内即锡膏工艺，应该采用了与白色框大小的特定治具，保证了锡膏+红胶的双生产工艺；［启示四］
6. 高压输入部分，采用整流器+电容部分小板子的插板设计；充分利用了壳体机构，既满足电气设计规则；输入电容采用了5颗高压电解电容，组成π型滤波；
7. 高压输入部分，采用2颗高频磁环共模电感；加—路差模电感。满足氮化镓 GaN 电源电气设计规则；［启示五］此设计，赞！
8. 变压器采用 RM8 的骨架设计；对变压器进行了解剖，变压器次级采用了 Φ0.1*100P 的丝包线；此丝包线价格较高，导通内阻低，对千 GaN 电源高频设计减少损耗，提高效率；［启示六］
9. 主控方案 NCP1342+NV6115；NCP1342 提供高频 PWM 驱动 NV6115 氮化镓 GaN 功率器件；“无散热片”设计，电路简洁。次级采用的 MP6908 同步整流 IC；
10. 次级 type-C 和 type-A 口均采用了子卡板设计；该子卡可以通用到 PD 电源产品中；［启示七］此设计，赞！在功能选择上，更换插拔 type-C/A 子卡，来实现 PD，PE，QC 的参数需求。
11. 该产品设计输出 type-C1 口，满足：65W PD 快充，type-C2 满足：30W PD 快充，USB-A 满足：30W 快充。在双口输入时：C1 +C2/A ，C1：45W PD 快充，C2/A ：18W PD 快充。在 C2 +A 时，两者共享 5V3A 充电模式；
从电路板设计上，type-C2 同 USB-A 是并联的关系；［启示八］此设计可以说是该产品的—个缺陷；
以上就是对我的几点启示，后面持续发出 NV 氮化镓相关调试资料，请大家多多关照。
文四、聊一聊纳微和英诺赛科氮化镓GaN产品应用电路
随着 GaN 芯产品上市，引起了大家的关注，PD 产品更是多姿多彩；纳微 GaN 产品和英诺赛科 GaN 产品有什么区别?
本文我们就做一些比对，帮助大家清晰的了解 GaN 产品。
1.从氮化镓 GaN 产品的名称上对比，如下图所示，产品 GaN 标示图。
纳微：GaNFastTM Power ICs 是 GaN 功率 IC，而英诺赛科：E-Mode GaN FET 是 GaN 功率管。
纳微：GaNFastTM Power ICs
英诺赛科：E-Mode GaN FET
2.从氮化镓 GaN 产品结构上对比
如下图所示，纳微 GaN 产品结构，包含 HV GaNFET 和 Integrated Circuit；电容电阻和 LV GaNFET 组成内部电路；而英诺赛科 GaN 产品对应与纳微 GaN 器件中的 HV GaNFET 部分
纳微 GaN 组成部分
英诺赛科 GaN 产品
3.其氮化镓 GaN 产品特点
纳微 GaN 产品为单片集成 GaN 功率 IC；GaNFET IC 集成了：GaN FET (650V; Rds: 110-560 m2) +GaN 驱动器+ GaN 逻辑电路，如下图：
英诺赛科的 GaN 产品特点：单片耐压 650VGaN 功率管，一个三端功率器件。
纳微 GaN 产品和英诺赛科 GaN 产品都属于E-Mode方式。
纳微 GaN 产品型号：NV6113、 NV6115、NV6117、 NV6125、NV6127、 NV6252
英诺赛科 GaN 产品型号：INN650D01、 INN650D02
4.氮化镓 GaN 产品参数对比
如下表所示，英诺赛科 GaN 产品型号 INN650D02 对标纳微 GaN 产品型号 NV6125；其内阻和 Qoss，Coss 电容值都比较接近；封装上略大一些。
5.氮化镓 GaN 产品应用电路5.1从上内容可以看由于英诺赛科 GaN 产品是：E-Mode GaNFET，查看其规格书参数。
英诺赛科的 GaN 产品的 Vgs 开通阈值电压为 1.7V，建议的驱动电压为 5.5V-6.5V，通常选取的电压为 6V。通常使用控制 IC，需要将控制输出电压转换为 6V，英诺赛科 GaN 产品需要外部驱动转换电路。
有两种方式转换：
(5.1.1)使用电阻电容分压电路
英诺赛科推广的 Demo 板即采用此电路，如下图所示：
以 QR 电路结构，控制芯片 NCP1342 应用电路；NCP1342 DRV 高电平输出 (12V) R3、 R4、C1 构成的分压电路；Cgs 电容较小，很快被充电至 Vgsth 值，C1 电容值推荐 680pF至1nF 之间。
(5.1.2)使用驱动IC
洛克 65W 产品采用了此电路应用，如下图 PCB 截图部分所示：
以 QR 电路结构，控制芯片 NCP1342 应用电路；驱动 IC FAN3111E；需要 VCC1 通过稳压电路到 VCC2 给 FAN3111E 供电；当 VCC2 值设置为 6V 时，输出电压也为 6V，输出信号 IN+ 电压值不能超过 VCC 2值，需要 R5/R7 进行分压。C4 的工作是减小由于输入端寄生电容导致的驱动信号失真。
5.2纳微 GaN 应用电路图，由于内置驱动电路，所以外围简洁。
实际应用电路图 PCB 部分截图所示：
以 QR 电路结构，控制芯片 NCP1342 应用电路；纳微产品内部集成了驱动电路，将 NCP1342 输出 PWM 信号转换成内部驱动 GaN FET 的驱动信号。外围器件数量少，设计简单。
6.氮化镓 GaN 产品应用电路 BOM 列表对比
从下表中可以看到各产品外围应用电路元器件个数。
7.氮化镓 GaN 产品应用电路的优劣势
8.氮化镓 GaN 产品应用中设计
设计氮化镓 GaN 产品，应用电路中如下图所示，HV Power FET 工作在高频中，Driver 电路信号回路尽可能的短，避免 Lg / Ls 寄生参数的影响；减少开关信号中的振铃波形。
纳微 GaN 产品集成驱动和逻辑电路，确保 GaN 产品的可靠性；各个管脚 ESD 1K；有效消除 Gate 噪音干扰。外置驱动电路 +GaN FET 在 layout 布局上要求高，来减少环路干扰。
9.氮化镓 GaN 产品驱动电路外置和内置的区别
/3 
