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数码之家首发文章：自制东科DK065G氮化镓充电头

RT，之前的那个充电器成本感觉还是高了点，现在成本更低的方案来了。
主控是东科的DK065G，次级同步整流管是东科的DK5V100R10S。主控单价2.88元，整流管单价1.65元。
感谢国产品牌！！！东科的方案更加的简单，成本更低。PD协议芯片也换成了智融的SW2303。
本期着重与数据测试，方案会简单的说一说，不会深入讲解。。。

以上是PCB的细节图，尺寸与之前那个高密度的分立小板氮化镓电源一样的。外壳也会兼容。

 

之前我选择茂睿芯而不选择东科，其主要原因是其VCC供电范围过窄，不适合大范围的调压输出，
还需要额外增加一个串联稳压电路进去，增加了电路复杂程度。现在画出来之后，我依然感觉是多此一举。
好在东科的新的芯片已经支持宽范围的电压输入了。再也不会为了这个而烦恼了。。

这个串联稳压电路之前用的是4.7K，后面测试发现温升太大了，改用了20K，在满载情况下，该电阻温升还算理想。

使用的稳压管是12V的，封装是SOD323封装，NPN管是150V耐压的。
要是没有这部分电路，肯定会更加的简洁，而不是在这浪费空间。

建议使用18V的稳压管，手里有12V我就用着了，这样子会使R14的温升降低一些。

由于存在前沿消隐电路，使其的电流检测与MK2697不同，所需的电阻变大了一点。
我已经测试好了过功率与过过流保护，按图纸使用即可，这个管子推荐功率是65W，
如果是散热好的情况下。单颗管子可以跑120W的，这时需要强制风冷了，不会分分钟保护了。

根据东科的手册，可以看出其过压保护电路是靠VS引脚反馈的，其过压点为3.6V。
我根据要求在其输出20V时，过压保护点设计为3.6V，保证电路不会出现过压的情况。
其VS引脚一般情况下不需要积分电容，如果是做成一个小的功率板，建议预留一个调整反馈。
VS引脚加了电容会使其工作在DCM模式，，非必要不要加！！！

这个芯片设计了高压启动引脚，可以像NCP1342那样子不需要串接启动电阻。
使其电路简单。方便设计。但是我希望跟SW引脚互换一下，方便我走线。。

这个版本的电源，我使用了东科自家的次级同步整流管，型号是DK5V100R10S，封装是SM-7。
该管子可以直接替换传统的肖特基管，进一步降低压降。最主要是这个管子单价仅1.65元。
如果使用外挂芯片的方案，例如茂睿芯的MK1808，单价就0.8元了，换成LP35116P也要0.7元。
而一个CJAC80SN10的MOS管，100V80A的参数，单价都要2.4元一个了，
成本高下立判。但是我做了兼容设计，可以使用之前的电路，。

之前的那个IP2723TS_CF需要跟BOM配单商家沟通才能买到，但这个SW2303属于是烂大街的。
某宝随便一家店铺都可以买的到，也不存在芯片有那么多乱七八糟尾缀的情况，不容易买错。
但是这个芯片也是有点小毛病的，那就是电流检测的问题。在其无程序的情况下，电流检测是不工作的。
哪怕是通过PSET设置了功率限制也不会动作，过流了也不会主动关断Vbus管，容易导致安全问题。
但是这个芯片容易买到，现在只能依靠于东科的过流保护电路了。
或者说换回之前的那个IP2723TS_CF的尾插小板。
这两个小板的接口是兼容的，可以互换。
TL431反馈电路那我也没有动，可以完全使用之前的电路。
好了，该说的都说完了，下面是数据实测的环节。

这次我不使用隔离变压器，而是换做高压电源配合麦科信的高压差分探头，
有效的过滤共模干扰。可以说是鸟枪换炮了，也更方便的统计测试数据。
（以下的纹波测试均未开启示波器的20MHz带宽限制）

5V1A的测试数据，，蓝色的是变压器的初级线圈波形。黄色的输出纹波。

5V2A的测试数据

5V3A的测试数据

9V1A的测试数据

9V2A的测试数据

9V3A的测试数据

12V1A的测试数据

12V2A的测试数据

12V3A的测试数据

15V1A的测试数据

15V2A的测试数据

15V3A的测试数据

但是不知道为什么输出的纹波会抖个不停，难不成是QR导通在第一个谷底的影响？
又或者是反馈环路的影响？？？在5V输出的时候，纹波已经超了技术要求了。
看来这个环路还是有点不稳定，还需要去仔细的微调一下才行。

20V1A的测试数据

20V2A的测试数据

20V3A的测试数据

20V3.4A（65W满载）的测试数据

测试数据汇总：

2小时老化测试后温度情况。广东室内气温20度。
测试工具：海康威视H21PRO+微距镜头。

这个电阻是R14，串联稳压限流电阻。东科的DK065G功率管温度还不错，没有破百。

DK5V100R10S的温度已经破百了，但是更热的还是RC吸收电路的电阻。

为了方便测试我是贴了LP35116P的，它也是在工作的。

变压器温升情况，工作温度还算理想。

 

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后续1：关于在特定功率情况下电压输出出现的纹波震荡问题

经过细致检查后发现，后级的纹波震荡可能是跟工作模式有关的。

之前的未出现的情况下，是处于QR谷底的2，3谷导通的，这也就是处于QR模式，

后面功率增加之后，变成了第一个谷底导通。此时应处于DCM模式，或者说是临界的QR模式。

原边的峰值电流较大，可能会导致输出的纹波偏大，出现震荡。

解决办法也很简单，就是重新计算变压器的匝数比，调整输出的绕组。以此降低开关频率。

关于在5V时输出纹波偏大的问题也是由变压器引起的，单独调整了反馈环路参数改善不大。

可能是变压器参数并不是很适合东科的方案。。

但其在12V，15V，20V时的输出纹波与茂睿芯方案不相上下，（单独测量纹波下相差不大）

东科方案，作为一款低成本的氮化镓快充解决方案，是非常不错的高性价比选择。。

 

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后续2：关于优化初级地平面，与次级输出纹波

经过网友的反馈，发现设计还存在一定的不足，例如高压启动母线的间距太小，初级地平面不完整等

现在重新修改的板子，在高压启动母线上增加了间距，增加了丝印层阻隔，且调整了地平面。

次级的滤波环路，也按照电流路径优化了下，纹波降低的很明显。。

在65W的输出情况下，纹波下降到了268mV，比之前测试的纹波还要低一点，