雙USB-C快充將成為新風口，12家晶片廠商搶先佈局合封氮化鎵

前言

從2017年的iPhone 8系列開始，蘋果手機的充電方式正式與USB PD快充接軌，隨後陸續經歷了標配18W PD快充充電器，以及取消標配充電器兩個階段。縱觀蘋果手機充電發展歷程，每個階段都對整個配件市場造成了深遠的影響。尤其是蘋果宣佈取消標配充電器以來，將整個USB PD快充電源市場的熱度推向了高潮。

雙USB-C口快充趨勢

截至目前，蘋果已經連續兩代iPhone共8款機型不配充電器。根據粗略統計，這兩年不標配充電器的iPhone出貨量在3-4億台，如果算上更老一些的機型，市面上具備USB PD快充功能的iPhone存量在10億台左右。因此，市場對USB PD快充充電器的需求一直都非常旺盛。

此外在用戶端，很多消費者除了iPhone手機之外，還配備了iPad、AirPods、Apple Watch等其他設備，並且最新一代的產品都是基於USB-C介面充電，這也對USB PD充電器形成了強需求。此時如果使用者僅僅使用單口充電器給設備充電，往往需要依次排隊，並且等待時間較長；而如果使用多個充電器，雖然緩解了多設備充電的問題，但又會在收納、攜帶等方面帶來諸多不便。

顯然，對於當下這種使用場景，傳統的單口充電器已經無法滿足用戶使用需求。既可以同時充兩台設備，又能保持小巧便攜的充電器，成為了許多用戶的新訴求，尤其是一些雙機黨用戶，雙USB-C口充電器更是顯得尤為重要。

作為消費類電源市場中的頭部玩家，ANKER、綠聯、倍思等多個品牌已經預判了這一市場趨勢，紛紛提前推出了具備雙USB-C介面的40W-45W快充充電器，並獲得了消費者青睞，同時也有多家工廠開始佈局雙USB-C充電器市場。

40W-45W功率段的雙USB-C口充電器不僅能夠滿足兩台iPhone手機同時快充，而且還支持雙口盲插，單口輸出40W-45W能夠滿足輕薄型筆記型電腦的充電需求，應用範圍相對傳統20W PD快充也得到拓展。

合封氮化鎵晶片優勢

既要實現40W-45W雙口快充，又要保證迷你的機身設計，氮化鎵技術是必然選擇。並且對於40W-45W多口輸出的應用場景，合封氮化鎵晶片更能派上大用場。

目前市面上的合封氮化鎵有多種形式，本次主要討論內置控制器+驅動器+GaN的全集成合封氮化鎵晶片。這種合封氮化鎵晶片的優勢在於，已經將電源系統中的大部分主要的功能和控制電路集成在一顆晶片內，在電源設計過程中，可以讓PCB板上的電路更加精簡。

週邊元器件的數量減少，降低了對PCB板面積的要求，在小型化電源產品開發中，只需要最少數量的PCB板就能完成所有AC-DC元器件的佈局；輸出端加上兩個二次降壓電路，就能夠實現雙USB-C口迷你快充開發。

除此之外，合封氮化鎵晶片較分立器件的氮化鎵方案來說，既能夠節省物料，又可以降低工程師開發的Layout難度，優勢顯而易見。

合封氮化鎵晶片有哪些？

得益于全集成合封氮化鎵晶片的諸多優勢，業內已經有多家晶片原廠提前佈局了這一產品線。

表格排名不分先後，根據品牌首字母排序。

據不完全統計，目前已有12家廠商佈局了全集成合封氮化鎵晶片市場。除了一直走集成化路線的老牌廠商PI之外，其餘廠商均為本土品牌，分別是東科、鈺泰、環球、華源、傑華特、必易微、茂睿芯、昂寶、亞成微、南芯、熙素微。合封氮化鎵晶片數量多達38款，並覆蓋了20W-120W功率範圍。

以下是氮化鎵晶片部分資料以及相關參考案例，希望對廣大工程師開發雙USB-C口迷你快充充電器有所幫助。

DK東科半導體

1、東科DK025G

東科推出的DK025G是一款高度集成的QR反激合封氮化鎵晶片，晶片內部集成650V 800mΩ氮化鎵開關管、控制器、驅動器、高壓啟動電路和保護單元。採用130KHz開關頻率，可以有效縮小充電器的變壓器體積，得到性能和成本的平衡。DK025G內置過熱、過流、過壓和輸出短路、次級開路保護功能，採用ESOP8封裝，可通過PCB銅箔散熱，簡化散熱要求，降低溫升。

2、東科DK036G

東科推出的DK036G是一款高度集成的QR反激合封氮化鎵晶片，晶片內部集成650V 400mΩ氮化鎵開關管、控制器、驅動器、高壓啟動電路和保護單元。採用130KHz開關頻率，可以有效縮小充電器的變壓器體積，得到性能和成本的平衡。DK036G內置過熱、過流、過壓和輸出短路、次級開路保護功能，採用ESOP8和PDFN5×6兩種封裝形式，可通過PCB銅箔散熱，簡化散熱要求，降低溫升。

3、東科DK045G

東科DK045G 是一款高度集成了 650V/400mΩ GaN HEMT 的准諧振反激控制 AC-DC 功率開關晶片。DK045G 檢測功率管漏極和源極之間的電壓（VDS）,當 VDS達到其最低值時開啟功率管，從而減 小開關損耗並改善電磁干擾（EMI）。

DK045G 極大的簡化了反激式 AC-DC 轉換器的設計和製造，尤其是需要高轉化效率和高功率密度的產品。DK045G 具備完善的保護功能：輸出過壓保護（OVP），VCC 過欠壓保護，過溫護（OTP）， 開環保護，輸出過流保護（OCP）等。

4、東科DK065G

東科DK065G 是一款高度集成了 650V/260mΩ GaN HEMT 的准諧振反激控制 AC-DC 功率開關芯 片。DK065G 檢測功率管漏極和源極之間的電壓（VDS）,當 VDS達到其最低值時開啟功率管，從而減 小開關損耗並改善電磁干擾（EMI）。

DK065G 極大的簡化了反激式 AC-DC 轉換器的設計和製造，尤其是需要高轉化效率和高功率密 度的產品。DK065G 具備完善的保護功能：輸出過壓保護（OVP），VCC 過欠壓保護，過溫保護（OTP）， 開環保護，輸出過流保護（OCP）等。

ETASOLUTIONS鈺泰

1、鈺泰ETA80G25

鈺泰半導體ETA80G25採用SSOP10封裝，內置650V耐壓，850mΩ D-mode氮化鎵開關管。內部開關管漏極連接大面積銅箔散熱，可實現良好的散熱並滿足絕緣耐壓要求。

ETA80G25支援90-264V輸入，支援27W功率輸出。晶片支援CCM/QR/DCM運行模式，滿載最高開關頻率80kHz，輕載下支援頻率折返控制，可實現全功率範圍內的高效率。

GlobalSemi環球半導體

1、環球半導體G1635x系列

環球半導體（GlobalSemi）G1635x系列是具有 GaN 直接驅動的高頻准諧振反激 PWM 控制器 (QR/DCM)，內置高壓GaN開關管，其中G1635A適用於30W PD快充設計，G1635B支持45W PD快充設計，G1635C適用於65W PD快充設計。

環球半導體G1635x系列提供自我調整開關頻率折返，以在整個負載範圍內實現更高的效率。它通過穀低開關操QR 和 DCM，以實現高效率，並且在空載時，IC 將工作在 Burst 模式以降低功耗，因此可以獲得低待機功耗。

同時，該系列晶片還提供完整的保護範圍，包括逐周期限流 (OCP)、過溫保護 (OTP)、輸出短路、輸出和 VDD 過壓保護。通過專有的頻率抖頻技術實現了出色的 EMI 性能。

HYASIC華源半導體

1、華源HYC3602E

華源半導體合封氮化鎵晶片HYC3602E採用ESOP-8封裝，兼顧成本和散熱，內置氮化鎵，貼合市場需求；在90Vac輸出時，滿載效率≥91.5%， 230Vac滿載效率≥ 93%，同時該晶片還具有LPS、OTP等多種保護功能。

2、華源HYC3655

華源半導體 HYC3655是一顆DFN8封裝的氮化鎵合封晶片，採用智慧數位多模式控制，支援峰值電流控制模式，重載下採用CCM模式運行，內部集成高壓GaN開關管，超載保護週期56mS，支援抖頻改善EMI性能，自我調整的柵極驅動器可平衡開關損耗及EMI。

HYC3655內部集成650V耐壓，165mΩ導阻的氮化鎵開關管，開關頻率為89KHz。支持輸出過壓保護，支持變壓器磁飽和保護，支援晶片供電過壓保護，支持超載保護，支援輸出電壓過壓保護，支援片內過熱保護，支持電流取樣電阻開路保護，待機功耗小於75mW，具有低啟動電流。

JOULWATT傑華特

1、傑華特JW1565

傑華特JW1565採用 6mm*8mm WDFN封裝的高集成QR模式合封氮化鎵晶片，內部集成了650V，260mΩ氮化鎵功率器件，最大工作頻率為260kHz。QR控制通過降低開關損耗來提高效率，並通過自然頻率變化提高 EMI 性能，同時也可以通過內部最大頻率限制來克服 QR 反激的固有缺點。

傑華特JW1565 包含一個用於啟動的 HV 引腳，以消除傳統的啟動電阻並節省待機模式能耗。符合嚴格的效率法規。此外，當交流輸入被移除時，HV 引腳用於X電容放電，這有助於減少X電容電損耗並實現極低的待機功耗。

2、傑華特JW1566A

傑華特合封氮化鎵晶片JW1566A，在DFN5*6的封裝內部集成了反激控制器，氮化鎵驅動器和氮化鎵功率管，准諧振反激可降低開關損耗，改善EMI，並提高能效。

傑華特JW1566A內置650V耐壓，480mΩ氮化鎵開關管，晶片支援最高90V供電電壓，最高開關頻率可達260kHz，內置高壓啟動電路，具有超低的待機功耗。

KIWI必易微

1、必易微KP22064

必易微KP22064合封晶片內置0.4Ω導阻氮化鎵開關管，採用DFN8X8封裝，底部採用面積達90%的散熱PAD，工作頻率最高可達500KHz，支持最大45W功率輸出，適用於30W-45W氮化鎵快充設計。

2、必易微KP22066

必易微另一款合封氮化鎵晶片KP22066內阻為0.2Ω，支持最大100W功率輸出。同樣採用獨特的DFN8*8合封技術，佔用更小的PCB空間，方便客戶實現更小的體積；KP22066通過合封技術降低了功率回路的阻抗可以獲得更好的效率，且封裝體底部帶有大面積散熱PAD，可以給客戶提供更好的散熱性能。

MERAKI-IC茂睿芯

1、茂睿芯MK2787/MK2788

茂睿芯年初發佈了業界最小體積SOT23-6的高頻QR ACDC PWM產品MK2697/MK2697G，其中MK2697外驅MOSFET(SJ MOS，超級矽等)，MK2697G直驅E-GaN。搭配業界最全的同步整流產品， 茂睿芯為客戶提供全套高頻高效的快充解決方案，累計近100家客戶選用了茂睿芯的氮化鎵解決方案。

致力於為客戶提供最優解，進一步提高PD快充的功率密度，提高GaN系統可靠性，茂睿芯重磅推出33W集成氮化鎵PD方案MK2787/MK2788，集成GaN HEMT的ACDC功率開關，MK2787採用ESOP-8封裝設計，MK2788採用DFN5x6封裝設計，方便客戶選用。MK2787/MK2788採用茂睿芯獨有的處於行業領先位置的高壓技術，Vcc耐壓高達110V，PPS應用無需穩壓電路；採用了專利軟盤機技術，有效降低同步整流管電壓應力；採用高頻QR控制技術，有效減小變壓器尺寸。

On‐Bright昂寶

1、昂寶OB2736X

昂寶OB2736X合封氮化鎵晶片內置650V耐壓氮化鎵功率器件，採用定制LSOP8-7封裝，具有優秀的散熱性能。晶片支援高壓啟動，週邊元件精簡。工作頻率高達300KHz，並可搭配昂寶OB2007同步整流晶片和OB2613協定晶片組成完整簡化的USB PD快充，並利用氮化鎵優勢縮小充電器體積。

昂寶OB2736X系列氮化鎵合封晶片集成了昂寶專利的穀底鎖定技術，頻譜擴展技術，多模式自動切換技術，可最大程度上優化效率，並抑制電磁干擾。並提供包括過流保護、過壓保護、短路保護、過功率保護、過熱保護和AC輸入欠壓保護的完善的保護功能。

PI

1、PI SC1933C

PI SC1933C內置GaN功率器件，屬於PI的PowiGaN系列，也是PI推出的首款GaN電源產品，支援寬輸入範圍下65W輸出。得益于氮化鎵功率器件高頻率低損耗的優勢，能夠提高充電器的功率密度，減小體積和重量，更加便於攜帶。

PI SC1933C無需週邊元件即可提供精確的恒壓/恒流/恒功率，並輕鬆與外接快充協定介面IC協同工作，因此適用於高效率反激式設計，內置同步整流控制器和回饋，更加節省外部元件。

2、PI INN3370C

PI INN3370C是一顆集成了高壓開關、同步整流和FluxLink回饋功能的數控恒壓/恒流離線反激式准諧振開關IC，使用PowiGaN技術，內置750V耐壓GaN開關管，最大支援100W輸出，在I2C數傳動態高精度控制的同時，INN3370C還內置一路3.6V輸出為外置協議IC供電。

3、PI INN4075C

PI INN4075C是PI新一代採用了PowiGaN技術的InnoSwitch4系列晶片，應用於有源鉗位反激架構，可實現主開關管的零電壓開關，降低器件溫升。同時優化EMI性能，非常適合小體積，高工作頻率的開關電源設計。

InnoSwitch4-CZ是零電壓開關的集成反激晶片，內部集成750V高壓PowiGaN開關、有源鉗位元驅動、同步整流和FluxLink回饋，與ClampZero有源鉗位元晶片搭配使用，將漏感能量回收，可實現高達95%的轉換效率。

Reactor-Micro亞成微

1、亞成微RM6820NQ

亞成微RM6820NQ是一款集成氮化鎵（GaN）功率開關的電源晶片，支援最大120W快充，採用行業先進的3D封裝技術，晶片內部集成ZVS反激式開關電源控制器、650V GaN FET、氮化鎵驅動器以及驅動保護等，支持最大120W快充，具有小體積、高效率、高性能、低功耗等特點，實現了高可靠、高效率、高集成的小型化大功率快充電源設計要求。

2、亞成微RM6604ND

亞成微RM6604ND是一款集成氮化鎵（GaN）功率開關的電源晶片，支援最大36W輸出功率，內部採用自主研發封裝技術，晶片內部集成CCM/QR反激式開關電源控制器、650V GaN FET、氮化鎵驅動器以及驅動保護等，支持最大36W快充，具有小體積、高效率、高性能、低功耗等特點，滿足快充電源小型化設計要求。此外，晶片採用DFN5*6封裝，成本更為優異。

SOUTHCHIP南芯半導體

1、南芯SC3050/SC3056

南芯SC3050/SC3056是一顆高頻准諧振反激轉換器，具有高能效和高可靠性。轉換器內置高壓啟動電路，可實現超低的待機功耗和超快的啟動速度。SC3050/SC3056提供自我調整的頻率折返用於實現全負載範圍內的高效率。在QR和DCM模式下，谷底開通以提高效率。無負載時，晶片以高載模式運行，降低待機功耗。

南芯SC3050/SC3056內部集成650V耐壓的氮化鎵開關管，同時集成高壓啟動電路、軟啟動電路，以及用於超寬輸出範圍的分段式供電電路。在突發和故障模式下具有超低的工作電流，最高工作頻率為175KHz，支援抖頻改善EMI性能，支援谷底開通，輕載和空載模式以高載模式運行以降低功耗，提高效率。

南芯SC3056內置0.36歐姆650V氨化鎵功率器件，在寬輸入範圍下，可支援30W~45W的應用，為USB PD快充與開關電源應用提供高能效小體積的解決方

2、南芯SC3057

南芯SC3057合封氮化鎵晶片將高性能多模式反激控制器、氮化鎵驅動、氮化鎵開關管、供電和保護等電路集成在一顆散熱增強的QFN6*8封裝內部。極大減少了週邊元器件數量，PCBA面積較少50%以上，並消除傳統驅動走線寄生參數對高頻開關的影響，使得氮化鎵的性能得以進一發揮。

南芯SC3057採用功率走線和控制走線分開的設計，降低高頻開關對控制回路的影響，並通過優化的焊盤設計，優化充電器走線設計與電氣性能，簡化設計開發。南芯SC3057內置165mΩ氮化鎵開關管，支援175KHz開關頻率，並支援X電容放電。

thrivesemi熙素微

1、熙素微GaNcore系列

熙素微GaNcore系列內置650V 耐壓功率器件，分別為120mΩ、360mΩ、410mΩ的RDS(on) ，適用於33W、45W、65W、90W、120W充電器的設計和開發，簡化週邊電路；晶片均採用QFN8X8 封裝，並且支援CCM/QR混合模式架構；全電壓範圍內待機功耗小於65mW。

GaNcore 系列中的TSP65015Q8、TSP65016Q8、TSP65025Q8、TSP65005Q8集成多種工作模式，在輕載情況下，系統工作頻率是130KHz的PWM模式下，在低壓輸入時會進入CCM模式；在重載情況下，系統工作在QR模式，並採用專有技術，以降低開關損耗，同時結合PFM工作模式提高系統效率。設計人員在快充（PD）等電力電子系統中實現更高水準的功率密度和效率。

總結

蘋果手機升級USB PD快充帶來了使用體驗的提升，取消標配充電器更是讓用戶在配件方面有了更多的選擇。不過隨著使用者手上電子設備的增加，以及iPhone 13系列高達27W的充電功率，逐漸讓傳統20W單口充電器的境地變得尷尬起來，即使有少數1A1C雙口配置的充電器，在多設備充電時仍會變成5V慢充模式，使用者體驗不佳。

雙USB-C口充電器的出現，尤其是40W-45W雙USB-C口充電器，既能夠應對多設備同時充電的需求，又能夠保證雙口獨立快充輸出，改善了多口工作降功率的雞肋問題。更值得一提的是，單口盲插輸出最大功率，可以在必要時為更大功率的設備充電。

雙USB-C口快充充電器將有望成為合封氮化鎵晶片大範圍應用的契機，高度集成、高效率的產品特性，可以説明雙USB-C口充電器實現更小體積以及更高功率密度，同時也將簡化充電器的電路設計，降低系統成本。