前言
在2025（春季）亞洲充電展上，南芯科技帶來(lái)了其最新的的多口快充解決方案 POWERQUARK?SIMO 系列。作為業(yè)界首創(chuàng)的單變壓器多輸出（SIMO）架構(gòu)產(chǎn)品，POWERQUARK?SIMO通過深度集成與創(chuàng)新控制策略，實(shí)現(xiàn)在保持極致功率密度的同時(shí)，有效提升轉(zhuǎn)換效率、降低待機(jī)功耗，并大幅簡(jiǎn)化外圍物料清單，為筆記本電源適配器、移動(dòng)電源及多口快充器市場(chǎng)帶來(lái)全新突破。
南芯POWERQUARK SIMO
傳統(tǒng)多口快充方案普遍采用“PFC+LLC+多路Buck級(jí)聯(lián)”的兩級(jí)架構(gòu)，存在效率疊加損耗高、體積龐大、散熱壓力大、成本高昂等問題。
南芯科技POWERQUARK SIMO方案通過單級(jí)拓?fù)涮娲鷤鹘y(tǒng)兩級(jí)架構(gòu)，首次在隔離場(chǎng)景下實(shí)現(xiàn)“單變壓器多路輸出”，省去次級(jí)DC-DC控制器、電感及光耦等外圍器件，系統(tǒng)BOM精簡(jiǎn)至僅需一顆主控芯片和協(xié)議芯片，整體體積較傳統(tǒng)方案縮小30%，單口方案已達(dá)2.23?W/cm3，多口方案亦保持1.92?W/cm3，與市面上最小體積方案相比，整體尺寸縮減逾30%。
據(jù)悉，該方案核心采用南芯自研的 SIMO 5 合一主控芯片 SC2167，內(nèi)部集成了初級(jí)控制器、高壓 GaN 驅(qū)動(dòng)、高速隔離通信、次級(jí)同步整流控制器及路徑 MOS 驅(qū)動(dòng)器，從源頭上大幅簡(jiǎn)化了外圍電路設(shè)計(jì)。憑借這一架構(gòu)，無(wú)需配置初級(jí)電流取樣電阻、后級(jí) DC-DC 模塊或輸出負(fù)載開關(guān)，物料數(shù)量和 PCB 占板面積因此得到有效壓縮。
在整套POWERQUARK SIMO多口快充解決方案上，整套方案僅使用兩顆主要芯片，也就是一顆主控芯片SC2167與一顆協(xié)議芯片SC31xx就可實(shí)現(xiàn)，在簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)的同時(shí)保障系統(tǒng)性能。
能效方面，在單口輸出90?W工況下，效率可達(dá)92.3%，峰值效率更可突破94%；雙口輸出時(shí)，在低壓90?V輸入下分別輸出45W與20W，整體效率依然保持在91%以上，高壓230?V輸入場(chǎng)景下，效率優(yōu)勢(shì)更為明顯，可超93%。更值得關(guān)注的是，憑借深度優(yōu)化的控制邏輯與創(chuàng)新電路設(shè)計(jì)，該方案待機(jī)功耗低于43?mW，輕松滿足即將于2025年實(shí)施的中國(guó)國(guó)家一級(jí)能效標(biāo)準(zhǔn)及美國(guó)DOE第七級(jí)能效要求。
這些性能的實(shí)現(xiàn)，得益于南芯自主研發(fā)的多項(xiàng)核心技術(shù)。
- 智能功率路徑控制：支持兩路輸出獨(dú)立調(diào)控，功率可動(dòng)態(tài)分配，無(wú)需外置DC?DC，滿足不同設(shè)備快充需求；
- 全鏈路軟開關(guān)技術(shù)：初級(jí)高壓MOS、次級(jí)同步整流均實(shí)現(xiàn)零電壓開通（ZVS），開關(guān)損耗降低50%以上；
- 無(wú)損電流采樣：摒棄傳統(tǒng)采樣電阻，進(jìn)一步提升系統(tǒng)效率；
- 偽連續(xù)模式（PCCM）：POWERQUARK?SIMO率先在隔離式變換器中引入“偽連續(xù)模式”，也就是在續(xù)流結(jié)束時(shí)，電感電流既不為零，也不會(huì)直接從峰值驟降至零，而是在低谷處保持一個(gè)持續(xù)的非零電流，兼具連續(xù)導(dǎo)通模式與臨界導(dǎo)通模式優(yōu)點(diǎn)，消除了傳統(tǒng)不連續(xù)導(dǎo)通模式下的諧振“峰”，不僅提升了全范圍初級(jí)開關(guān)效率，還消除了傳統(tǒng)DCM環(huán)振問題，使得導(dǎo)通波形在600?kHz附近有效下降，降低了同步整流器件的電壓應(yīng)力，從而在保證雙輸出系統(tǒng)穩(wěn)定響應(yīng)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了更低的系統(tǒng)成本和更高的整體性能。
在快速負(fù)載變化測(cè)試中，POWERQUARK?SIMO的單口與雙口輸出均表現(xiàn)出優(yōu)異的瞬態(tài)響應(yīng)：從空載到滿載的跨越中，電壓過沖與欠沖均控制在6%以內(nèi)，且各路之間互不干擾，滿足高端筆記本與移動(dòng)設(shè)備快充場(chǎng)景的動(dòng)態(tài)性能要求。
充電頭網(wǎng)總結(jié)
POWERQUARK?SIMO的推出，為多口快充器件提供了一種真正意義上的“極致方案”——不僅簡(jiǎn)化了架構(gòu)設(shè)計(jì)，縮減了器件數(shù)量和整體體積，更有效提升了系統(tǒng)效率與待機(jī)能耗表現(xiàn)。這種高度集成化與智能化的設(shè)計(jì)，不僅能幫助廠商加快產(chǎn)品開發(fā)周期、降低BOM成本，也讓終端產(chǎn)品更輕、更小、更冷，極大優(yōu)化用戶體驗(yàn)。
特別是南芯科技自主研發(fā)的偽連續(xù)工作模式（PCCM），該模式通過在續(xù)流末端維持一個(gè)持續(xù)的非零負(fù)電流，實(shí)現(xiàn)了初級(jí)側(cè)零電壓開通（ZVS）的高效控制，并有效抑制了傳統(tǒng)DCM模式下的續(xù)流環(huán)振問題，同時(shí)優(yōu)化了EMI性能和降低了同步整流器件的應(yīng)力，從而在保證雙輸出系統(tǒng)穩(wěn)定性的前提下，提升了全范圍初級(jí)開關(guān)效率并降低了系統(tǒng)成本。
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