經過多年的發展，USB-C接口成為了越來越多主流品牌手機以及輕薄筆記本電腦的标配。在USB PD快充的普及的趨勢下，消費類電源配件市場也掀起了一場大規模的産品叠代浪潮，傳統的大塊頭電源适配器逐漸被小體積、高密度PD快充替代，便攜性大幅提升，獲得消費者一緻好評。

快充電源功率密度的提升，與第三代半導體材料GaN氮化镓密不可分。尤其是近兩年來，氮化镓在快充領域的商用進入快車道，已經成為了衆多電源廠商開發小體積快充電源的首選。目前，OPPO、華為、小米、魅族、努比亞等知名手機品牌以及聯想、戴爾、LG等知名筆電品牌均已經基于氮化镓技術開發了全新一代的快充配件，預計蘋果也将在2021年推出氮化镓快充。

與此同時，新的芯片封裝技術，也是很多快充電源實現小體積、高密度的重要保障。随着科技的進步，消費類電源芯片的更新叠代速度明顯加快，高度集成也逐漸成為了行業發展的新趨勢。今天這篇文章主要為大家介紹快充電源領域的具有創新意義的封裝形式。

全集成

全集成快充芯片以老牌電源芯片品牌PI為代表。目前PI已經基于InSOP-24D封裝，推出了數十款内置PWM主控、功率器件、同步整流控制器等的高集成USB PD快充電源芯片，很大程度降低了外圍器件的數量，對縮小産品體積，優化産品系統開發成本方面有很大優勢，目前已經獲衆多品牌青睐。

針對氮化镓快充，PI推出了其獨有的PowiGaN技術，并基于PowiGaN技術開發了5個系列的芯片産品，包括InnoSwitch3-CP、EP、Pro、MX和LYTSwitch-6。憑借高集成、高效率、高可靠性的特點，InnoSwitch3 PowiGaN系列一經推出，便獲得了客戶的一緻好評和市場的高度認可。

初級 次級 協議

美思迪賽半導體是目前國内為數不多的能夠提供AC-DC快充高性能整體解決方案的芯片公司。此外美思迪賽的芯片非常具有技術特點。其采用創新的數字控制技術，方案外圍簡潔，可以同時為快充USB PD快充産品提供初級 同步的 協議的系統解決方案，性能優異。

此前，充電頭網拿到了美思迪賽半導體SmartTOP系列套片的40W高度集成1A1C快充套片方案，該方案的特點是初次級IC采用功率器件全内置設計，并有美思迪賽半導體獨有的Smart-Feedback（智能反饋）技術加持。次級芯片還集成了協議識别功能，僅用兩顆芯片就完成了高性能快充電源的設計。

通過和蘋果18W對比圖片可以看出，美思迪賽方案在極小的尺寸内就實現高達40W的快充輸出，如此精簡的電路設計，可謂是黑科技滿滿。

次級 協議合封

充電頭網獲悉，雲矽半導體近日推出了兩款内置同步整流控制器的協議芯片XPD820和XPD865，通過高集成的芯片設計，精簡外圍元器件數量，進一步簡化次級電路設計，從而縮小PCB尺寸，助力高密度快充電源的開發。

據了解，雲矽半導體XPD820支持20W輸出，已經通過了USB PD3.0認證（TID：3740），最大支持3A輸出電流。協議方面，不僅支持PD2.0/3.0快充，還兼容QC2.0/3.0、AFC、SCP、FCP等多種主流快充協議。

雲矽半導體XPD820内部集成15mΩ導阻的VBUS開關管和10mΩ電流檢測電阻，引腳支持過壓保護，芯片内置完善的保護功能，内置的高性能同步整流控制器支持DCM/CCM/QR主流拓撲，兼容性非常好，适合PD快充适配器使用。

雲矽半導體XPD865可支持最高3.25A輸出電流，最大輸出功率可達到65W，并有5/9/12/15/20V完整的電壓的檔位，支持的協議類型也非常豐富，适用于高集成65W PD快充電源的開發。

雲矽半導體XPD820和XPD865采用全新的線性預測時序控制電路來預測同步整流電流過零瞬間，無需外部電流檢測電路，空載時控制器關閉同步整流管可進一步降低整機功耗。這兩款芯片内置完善的保護電路，隻需搭配外置同步整流管，即可完成同步整流和協議識别功能，外圍電路大大精簡，簡化充電器設計。

大功率初級 MOS

近日，亞成微電子推出了一款高集成度的電源管理芯片RM6620DS，芯片采用行業領先的3D封裝技術，内部集成了支持CCM/QR的反激式PWM控制器、650V超結MOSFET、超結MOS分段驅動器以及高壓啟動管，最大輸出功率120W，具有高效率、高導熱率、高通流、高雪崩耐量等特點。

目前市面上量産的内置MOS快充方案，其功率普遍在30W以内，開發大功率快充往往需要采用分立器件的方案。

亞成微RM6620DS芯片在極小的wQFN8*8封裝集成了初級PWM芯片以及高壓MOS，可使電源系統設計更加簡潔，大大節省開關電源元件數量，減少PCB體積，提高開關電源的功率密度，有效地幫助快充電源廠商加速大功率快充量産，并節省物料成本。這種封裝方式後續有望升級為氮化镓，實現更高的效率。

氮化镓 控制器合封

東科目前推出了兩款合封氮化镓功率器件的電源主控芯片DKG045Q和DKG065Q，分别可用于45W氮化镓快充和65W氮化镓快充，從而實現高集成、小體積的快充電源設計。

東科DKG045Q内部集成了650V/200mΩ導阻的GaN HEMT、邏輯控制器、GaN驅動器和高壓啟動管，采用反激方式，DFN5x6mm封裝，輸出功率45W，最高工作頻率150KHz。

相比傳統控制器 驅動器 GaN的電路，采用東科DKG045Q隻需要一顆芯片即可完成原有三顆芯片才能完成的功能，電源系統設計更加簡潔化。同時東科DKG045Q還具有多種操作模式，可以降低待機功耗，提高輕載效率，并且芯片還内置完善的保護功能，增加系統可靠性。

東科DKG065Q采用QFN8*8封裝，内部集成來自英諾賽科的650V/130mΩ導阻的GaN HEMT、邏輯控制器、GaN驅動器和高壓啟動管，采用反激架構，支持最大65W的輸出功率，最高工作頻率140KHz。

氮化镓直驅控制器

面對氮化镓快充市場，南芯推出了氮化镓控制器SC3021x系列，通過直驅的設計，省去外置驅動器或者分立驅動器件，驅動外圍器件減少3~5pcs；并且集成分段式供電模式，單繞組供電，無需複雜的供電電路，外圍器件減少5~10pcs。

其中南芯SC3021A最高支持170KHz工作頻率，适用于繞線式變壓器，可搭配RM8（LM8）繞線式變壓器；南芯SC3021B支持最高260KHz工作頻率，專為平面變壓器設計；南芯SC3021D支持170KHz GaN直驅，專為30W氮化镓充電器進行設計，并在該方案下可采用ATQ17/15繞線式變壓器，極具性價比。

DC-DC 協議合封

随着用戶手中電子設備的增加，市場對多口快充配件的需求量日益強烈。而在傳統的多口充電器中，要麼是無法實現快充功能，要麼是産品體積過于龐大，攜帶不便，且内部結構設計非常複雜，成本較高。

現有業内知名芯片廠商智融科技和英集芯均已推出适用于多口快充的高集成快充芯片，用一顆芯片實現了傳統方案中多顆芯片才能完成的功能，極大減少了芯片數量，有利于縮充電器體積和降低BOM成本，做到極緻性價比。

1、智融

智融芯片用于開發多口快充充電器時，先由AC-DC電路輸出固定電壓，再通過智融高集成芯片完成二次降壓，實現任意單口輸出均可滿功率、多口同時工作智能降功率的特性，兼顧了用戶使用體驗、産品體積和生産成本等。

目前智融已經針對多口USB PD快充市場推出了SW3510、SW3516、SW3517、SW3518、SW3519、SW3521、SW3522、SW3526八款快充芯片，均采用高度集成設計，内置了同步降壓控制器和快充協議識别等多種功能。憑借該項技術，智融在氮化镓快充市場上開辟了新賽道。

2、英集芯

英集芯針對高集成多口快充市場推出了IP6510、IP6515、IP6518、IP6520、IP6525、IP6537、IP6538等多款芯片，不僅采用内置同步降壓轉換器和協議識别設計，而且還可支持衆多主流快充協議，可有效減少外圍元件。

LLC PFC combo

大功率快充帶來的必然結果就是大體積，雖然有着氮化镓技術的加持，但百瓦大功率快充電源的體積仍然有進一步優化的空間，合封PFC控制器 LLC控制器的高集成combo芯片逐漸成為市場主流，将兩顆芯片合二為一，不僅可以精簡外圍元器件數量，降低開發難度，而且還能讓成本得到有效控制。

據充電頭網統計，MPS、英飛淩、NXP等廠商均已經針對大功率快充電源推出了combo芯片。

1、MPS HR1211

MPS HR1211将PFC控制器和LLC控制器整合到一個封裝裡面，其數字内核并可根據負載情況進行聯動控制，獲得更高的輕載效率。

重負載下，CCM模式可降低MOS管的峰值電流；輕負載下，DCM模式可降低開關頻率從而提高效率。數字編程的Burst模式，可提升輕載效率和降低音頻可聞噪聲。HR1211采用電流模式控制的LLC級，可實現高穩定性和快速響應。根據不同的負載條件，芯片在連續，跳周期和Burst模式運行。可在不同的負載條件下獨立優化效率。

2、NXP TEA2016AAT

NXP TEA2016AAT芯片内部集成高壓啟動，内部集成LLC和PFC控制器以及對應的驅動器。TEA2016AAT集成X電容放電，正常輸出信号指示。芯片采用谷底/零電壓開關以減小開關損耗，全負載範圍内都保持高轉換效率，并且符合最新的節能标準，空載輸入功率＜75mW。同時TEA2016AAT還具有完整全面的保護功能，包括電源欠壓保護，過功率保護，内部和外部過熱保護，精确的過壓保護，過流保護和浪湧保護等保護功能。

3、英飛淩IDP2308

英飛淩IDP2308 是一個數字多模式 PFC 和 LLC 控制器，集成了浮動高側驅動器和啟動單元。數字引擎為多模式操作提供高級算法，以支持整個負載範圍内的最高效率，實現了全面且可配置的保護功能。DSO-14 封裝僅需要最少的外部組件。集成的高壓啟動單元和先進的突發模式可實現低待機功率。此外，集成了一個一次編程 （OTP） 單元，以提供一組廣泛的可配置參數，有助于簡化相位設計。

功率器件小型化封裝

追求小體積、高密度一直都是氮化镓快充市場的發展趨勢，不過除了依靠氮化镓功率器件的性能提升産品功率密度之外，氮化镓功率器件本身的封裝也呈現出不同的形式。

值得注意的是，在2020（冬季）USB PD&Type-C亞洲展上，氮矽科技展出了其在氮化镓功率器件的研發方面最新成果，創新性的推出了PDDFN 4x4封裝的650V/160mΩ氮化镓功率器件，成為業界最小封裝尺寸的氮化镓功率器件。

據介紹，這款氮化镓功率先采用Chip Face Down（芯片焊盤面向下）封裝工藝，與傳統的Wire Bonding（WB焊線）封裝工藝相比，解決了氮化镓器件襯底散熱慢的問題，同時創新的采用雙面散熱設計，提高器件的散熱性能。

器件最大厚度隻有0.6mm，完全滿足電路闆與外殼距離限制；4×4的超小面積便于印制闆電路設計，從而進一步減小充電頭體積。

驅動器 2*GaN合封

ST意法半導體發布了一款先進的系統級功率封裝器件，并命名為MASTERGAN1，器件内部集成GaN栅極驅動器和兩個GaN開關管，擁有650V耐壓和150mΩ導阻，并基于該芯片推出了一套推出65W氮化镓快充參考設計。

MASTERGAN1内部集成半橋驅動器和兩顆耐壓650V，導阻150mΩ的高壓GaN開關管，集成在9*9*1mm的QFN封裝内，工作電流10A，低側和高側均具有欠壓關閉保護。驅動器内置自舉二極管，内置互鎖功能，且具有準确的内部定時匹配，支持工業級寬溫。

MASTERGAN1通過内部集成半橋驅動器和GaN開關管來減少元件數量，同時其走線方便布局設置，可實現靈活簡潔快速的設計。

安規Y電容貼片封裝

充電頭網在對千餘款快充産品的拆解案例中了解到，大部分元器件實現了從插件式向貼片式的轉變，産品體積也大幅度縮減，這在便攜式旅行充電器中表現尤為突出。貼片封裝也逐漸成為被動器件的發展新方向。

特銳祥推出的貼片Y電容改變傳統的立式插件設計，采用芯片卧式水平的裝配方式，芯片水平焊接引出端兩極，模具塑膠封裝電容芯片本體，可有效應用于進行貼片裝配使用。

尤其是在高密度PD快充産品生産中，特銳祥貼片Y電容可以大大提高電容器的裝配效率，并節省空間，有效減少電容器本體外觀尺寸誤差，降低因手工焊接造成的不良率，提升産品一緻性。

充電頭網總結

小體積、高密度一直都是快充電源行業發展的主旋律，尤其是在百瓦大功率多口快充産品中，體積已成為消費者重點關注的要素之一。而對于快充産業鍊來說，開發出兼顧體積、性能、成本的快充電源才是終極目标。

放眼快充市場，氮化镓、平面變壓器等技術均已經在高密度快充産品中暫露頭角，并獲得市場好評。相信随着這些高集成創新性封裝器件的商用，快充電源産品的體積将變得越來越小。

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