內(nèi)置全套MOS！元芯半導(dǎo)體推出 60V10A&100V5A 全集成同步降壓芯片

前言

元芯半導(dǎo)體近期推出了全集成同步降壓轉(zhuǎn)換器YX20652/YX201052，面向48V/72V等高壓供電系統(tǒng)。兩款芯片將高低邊功率MOSFET全部?jī)?nèi)置，應(yīng)用中無(wú)需外置功率管，可顯著減少外圍器件與PCB面積，提升功率密度并降低方案實(shí)現(xiàn)成本。

詳細(xì)規(guī)格如上所示，YX20652支持4–60V輸入、最高10A輸出；YX201052支持4–100V輸入、最高5A輸出，最高效率可達(dá)97%。同時(shí)支持50kHz–3MHz可編程頻率與擴(kuò)頻優(yōu)化EMI，并支持并聯(lián)與錯(cuò)相控制，適用于機(jī)器人、儲(chǔ)能、車載、電動(dòng)工具、電摩等高要求場(chǎng)景。

接下來(lái)充電頭網(wǎng)也更加詳細(xì)的介紹一下這兩款芯片與對(duì)應(yīng)方案。

元芯YX20652

YX20652 是一款支持最大 60V 輸入/60V 輸出的同步降壓轉(zhuǎn)換器，支持最高10A輸出，主要面向 48V 等中高壓母線應(yīng)用，芯片內(nèi)部集成高低邊兩顆 8.3mΩ VDMOS 功率MOS管，并提供 CC/CV 調(diào)節(jié)能力，非常適合做高功率密度的板級(jí)電源與模塊化電源設(shè)計(jì)。

YX20652 支持 4–60V 寬輸入、2–60V 寬輸出，效率指標(biāo)最高可達(dá) 97%，并提供 50kHz–3MHz 超寬開關(guān)頻率選擇，同時(shí)集成FSS擴(kuò)頻用于 EMI 優(yōu)化，搭載的SYNCI/SYNCO 同步能力還可輸出 180° 相位差時(shí)鐘，便于并聯(lián)錯(cuò)相擴(kuò)展與紋波控制，并支持 40ns/80ns 可調(diào)死區(qū)時(shí)間以在效率與EMI間做更細(xì)致的平衡。

在系統(tǒng)可用性方面，YX20652 提供可編程輸出電流限制，并通過(guò) ISMON 實(shí)現(xiàn)負(fù)載電流檢測(cè)/監(jiān)測(cè)，同時(shí)具備驅(qū)動(dòng)電源 UVLO 保護(hù)與 PGOOD 電源良好指示。芯片還支持外部補(bǔ)償與可編程軟啟動(dòng)，采用QFN47L封裝。

元芯YX201052

相比YX20652，YX201052 則將耐壓能力進(jìn)一步拉升到 100V 輸入/95V 輸出，支持最高5A輸出，同樣為同步降壓轉(zhuǎn)換器并支持 CC/CV 調(diào)節(jié)，芯片內(nèi)部同樣集成兩顆 24mΩ VDMOS 功率 MOS管，更適合 72V 等更高電壓平臺(tái)以及需要更大浪涌余量的供電系統(tǒng)。

在效率與抗干擾能力上，YX201052 最高效率同樣給到 97%，支持 50kHz–3MHz 超寬開關(guān)頻率，并集成頻率擴(kuò)頻（FSS）用于 EMI 優(yōu)化；內(nèi)置的 SYNCI/SYNCO 時(shí)鐘同步同樣支持輸出 180° 相位差，方便并聯(lián)/錯(cuò)相實(shí)現(xiàn)功率擴(kuò)展與紋波抑制，并提供 40ns/80ns 兩檔可調(diào)死區(qū)時(shí)間，便于按系統(tǒng)目標(biāo)做參數(shù)取舍。

YX201052 支持可編程輸出電流限制并提供 ISMON 電流傳感，同時(shí)具備驅(qū)動(dòng)電源軌 UVLO 保護(hù)與電源良好報(bào)告；芯片支持外部補(bǔ)償與可編程軟啟動(dòng)，同樣采用QFN47封裝，適用于光伏儲(chǔ)能、消費(fèi)電子、工業(yè)設(shè)備、汽車等領(lǐng)域。

相關(guān)方案介紹

元芯半導(dǎo)體也基于YX20652/YX201052設(shè)計(jì)了DEMO板，憑借MOS管全集成化設(shè)計(jì)和并聯(lián)錯(cuò)相功能，具備著相當(dāng)優(yōu)異的性能和高效的轉(zhuǎn)換效率。這兩款DEMO板不僅體積小巧，功率密度高，而且系統(tǒng)成本低，穩(wěn)定性和可靠性高。

YX20652 DEMO板

YX201052 DEMO板

兩款DEMO板從外觀上看結(jié)構(gòu)是一致的，主要器件就是一顆芯片 + 一顆大電感 + 少量輸入/輸出電容，因?yàn)樾酒瑑?nèi)部已經(jīng)把高低邊功率 MOSFET 全部集成，所以無(wú)需外置功率管和更復(fù)雜的柵極驅(qū)動(dòng)外圍，這帶來(lái)的就是BOM成本更少、功率密度更高，也更容易把開關(guān)回路做短做緊，EMI 更好控。

表YX20652/YX201052 DEMO板參數(shù)

從參數(shù)上看，這兩款demo均支持12V輸出，默認(rèn)開關(guān)頻率為 200kHz，整板尺寸一致為 75×50mm。其中 YX20652 DEMO 覆蓋 14–48V 輸入、最高 10A 輸出，更適合 24V/48V 母線的高電流降壓場(chǎng)景；而 YX201052 DEMO 將輸入范圍拓展到 16–80V，最大輸出 5A，更貼近 60V/72V 系統(tǒng)及更高輸入耐壓需求的應(yīng)用驗(yàn)證。

YX20652效率曲線

YX201052效率曲線

YX20652熱成像圖(VIN = 24V, VOUT = 12V, IOUT = 10A)

YX20652熱成像圖(VIN = 48V, VOUT = 12V, IOUT = 10A)

YX201052熱成像圖(VIN = 64V, VOUT = 12V, IOUT = 5A)

YX201052熱成像圖(VIN = 80V, VOUT = 12V, IOUT = 5A)

根據(jù)熱成像結(jié)果分析，YX201052 與 YX20652 兩款 DEMO 板在高負(fù)載工況下均展現(xiàn)出良好的散熱表現(xiàn)與溫度分布均勻性，未見明顯局部熱點(diǎn)或過(guò)熱集中區(qū)域，有助于保障系統(tǒng)在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行中的穩(wěn)定性與可靠性，滿足高性能電源管理應(yīng)用的熱設(shè)計(jì)需求。

具體來(lái)看，YX20652 在 VIN=24V、VOUT=12V、IOUT=10A 以及 VIN=48V、VOUT=12V、IOUT=10A 條件下，最高溫度點(diǎn)分別為 82.2℃ 與 97.3℃；YX201052 在 VIN=64V、VOUT=12V、IOUT=5A 以及 VIN=48V、VOUT=12V、IOUT=5A 條件下，最高溫度點(diǎn)分別為 80.1℃ 與 90.6℃。上述數(shù)據(jù)從不同輸入電壓與輸出電流組合的維度，進(jìn)一步印證了兩款芯片在高負(fù)載下具備扎實(shí)的熱管理能力，可支撐更廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景。

充電頭網(wǎng)總結(jié)

元芯半導(dǎo)體此次推出的 YX20652 / YX201052 全集成同步降壓轉(zhuǎn)換器，瞄準(zhǔn) 48V/72V 等高壓供電系統(tǒng)的電源轉(zhuǎn)換需求，而且支持寬輸入耐壓、較大輸出電流，還將功率MOS管全部集成到里面，對(duì)比傳統(tǒng)控制器+外置MOS的方案，這款芯片能有效降低整體方案的外圍與布板難度，在空間受限的機(jī)器人、車載與儲(chǔ)能類設(shè)備中更容易做出高功率密度的電源模塊。