南芯POWERQUARK® 65W快充参考设计解析-EDN 电子技术设计

 国内知名快充芯片厂商南芯科技，在推出了氮化镓直驱芯片，氮化镓合封芯片之后，再次推出了最新POWERQUARK®系列主副边全集成的开关电源方案，下面充电头网就对南芯的这款参考设计进行解析，看看方案的设计。

南芯POWERQUARK^® 65W 参考设计评测

接下来，就带大家来看一下这款南芯POWERQUARK^® 65W 参考设计的充电表现。充电头网会从充电兼容性测试、充电全程测试等方面带大家全方位了解这款芯片。

充电兼容性测试

兼容性测试环节可以清楚的得知充电器为各个设备的充电情况，充电头网使用数十款设备进行兼容性测试，为读者呈现真实的测试数据。

USB-C

将 MacBook Pro16 M1 Max 连接充电器的C口输出，使用 POWER-Z KM003C 测试仪读取功率为 20.06V 3.22A 64.62W，屏中显示成功握手PD快充协议。

将测试数据汇总至表格，先来看看手机部分，大部分手机都能握手9V电压档位，游戏机和平板握手15V电压档位，笔记本则握手20V电压档位。其中，魅族20 Pro兼容性表现良好，可以握手18V大电压。

绘制出柱状图，充电功率最高的是 MacBook Pro16 M1 Max 为 64.59W，接近C口最高输出功率，表现优秀，其次是联想小新 Pro 14 为 60.81W，最低的是 Switch TV模式为 9.1W，手机方面，充电功率最高的为魅族20 Pro的56.14W；充电功率较低为iQOO Neo8 Pro的 11.20W。从柱状图中可以看出，大部分手机都在 14W及以上的功率，兼容性表现优秀。

充电全程测试

南芯POWERQUARK^® 65W 参考设计的最大输出功率65W，在测试设备方面充电头网选用了 iPhone 14 Pro 作为测试对象，将充电器与 iPhone 14 Pro 放置于25℃的恒温箱中，并接通电源，测试结果如下。

接通电源后握手9V电压，前16分钟功率稳定在21W左右；随后功率下降至16W左右并持续充电至第30分钟；随后功率再次下降，以11W功率充电至第40分钟；第49分钟时握手5V电压；随后进入涓流充电，直至充满，充电全程耗时约2小时05分钟。

绘制出折线图，可以看出，充电器为 iPhone 14 Pro 充电至50%耗时24分钟，充至80%耗时51分钟，充至100%耗时2小时05分钟。

空载功耗测试

充电器在插座上插着不使用的情况下是否会浪费电，具体会损耗多少电能，这是许多读者心中的疑问，待机功耗环节就是为了解答这个问题。将充电器插在贝奇功率计的插座上，并读取功率计上的数据，测试结果如下。

经过功率计测试，充电器在220V 50Hz 电压下的空载功耗为0.052W，换算下来一年损耗的电能约为0.456KW·h，若市电价为0.6元/KW·h，则充电器一年的电费约为0.27元左右。

再来看看在110V 60Hz 电压下的空载功耗，使用功率计读取的功耗为0.026W，换算下来一年损耗的电能约0.228KW·h，若市电价为0.6元/KW·h，则充电器一年的电费约为0.14元左右。

小结

经过上面的空载功耗测试，南芯POWERQUARK^® 65W 参考设计在 220V 50Hz 电压环境下插在插座上不使用，一年下来消耗的电费约为0.27元左右；而在110V 60Hz 的电压环境插在插座上不使用，一年下来消耗的电费约在0.14元左右。

转换效率测试

充电器本质上是一种转换设备，过程中会有损耗，以热量的形式散发出来；充电器从插座上汲取的功率往往会比充电器标注的功率大一些；将南芯POWERQUARK^® 65W 参考设计在220V 50Hz 和110V 60Hz 交流输入的情况下分别进行转换效率测试，下图是测试结果。

先来看看220V 50Hz电压下转换效率如何，整体转换效率在93.9-95.1%之间；其中转换效率最高的是20V3.25A档位，转换效率达到了95.1%；转换效率最低的是5V3A档位，转换效率为93.9%。

再来看看110V 60Hz电压下的转换效率，整体的转换效率在93.65-94.31%之间；其中转换效率最高的是20V3.25A档位，转换效率达到了94.31%；转换效率最低的是5V3A档位，转换效率为93.65%

整体来看，南芯POWERQUARK^® 65W 参考设计在两类电压下的转换效率要比主流快充方案的效率高不少，表现非常亮眼。

纹波测试

由于充电器中采用开关电源，变压器次级输出的并非直流电，需要经过整流和电容滤波输出，也就是充电器输出会存在纹波；充电头网采用示波器测试充电器输出的纹波值，与行业标准进行比对，检测充电器的输出质量。纹波越低，充电器的输出质量就越高。

空载纹波

首先看看220V 50Hz电压下的空载纹波，纹波峰峰值最高的是12V0A档位，纹波峰峰值为52.8mVp-p；纹波峰峰值最低的是20V0A档位，纹波峰峰值为47.2mVp-p。

再来看看110V 60Hz电压下的空载纹波表现如何，纹波峰峰值最高的是9V0A档位，纹波峰峰值为52.8mVp-p；纹波峰峰值最低的档位是20V0A，纹波峰峰值为44mVp-p。

带载纹波

首先看看220V 50Hz电压下的带载纹波，纹波峰峰值最高的是20V3.25A档位，纹波峰峰值为48mVp-p；纹波峰峰值最低的是5V3A档位，纹波峰峰值均为26.4mVp-p。

再来看看110V 60Hz电压下的带载纹波表现如何，纹波峰峰值最高的是20V3.25A档位，纹波峰峰值为123mVp-p；纹波峰峰值最低的档位是5V3A，纹波峰峰值为28.8mVp-p。

小结

YD/T 1591-2009 通信行业标准中充电器纹波要求是不高于200mVp-p，南芯POWERQUARK^® 65W 参考设计在220V 50Hz、110V 60Hz的输入电压下，所有输出功率纹波峰峰值均不高于128mVp-p，整体来看，表现相当不错。

充电头网总结

通过对南芯POWERQUARK^®系列芯片的参考设计解析发现，整个参考设计只采用了一颗芯片就实现了传统充电器中多颗器件才能实现的功能，将原边控制器，GaN器件，光耦，同步整流控制器以及协议芯片全部集成在一个封装内部。在实际的测试中，这款参考设计的转换效率，待机功耗和兼容性都有很不错的表现。南芯POWERQUARK^®芯片领先于同类产品，在集成度，可靠性，协议支持等多个方面均具有优势。

责编：Ricardo

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