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前言在当今功能愈发复杂、快速迭代的快充电源系统中 ， 传统依赖模拟电路的实现方式已略显不足 ， 越来越多的工程师将目光投向了数字化控制 。 美思半导体历时7年以上的时间研发 ， 数以万次的测试 ， 50多项优化改进 ， 正式发布近年来持续坚持数字化快充架构研发的重磅创新成果：“基于数字智能化快充控制架构的单芯片快充解决方案 SimpleTOP产品平台” 。
全新的SimpleTOP平台采用了新一代数字智能控制架构 ， 内置专用DSP运算核心 ， 结合第三代Smart-Feedback智能反馈控制算法 ， 基于行业领先的Burst-Sense初级通信技术和VIsync输出校准技术 ， 实现了初级控制与功率器件的高度集成 ， 成为全球集成度最高、外围器件最简洁的单芯片智能快充SOC 。 这也是SimpleTOP数字智能化平台历经三代的重大升级演变 。
SimpleTOP系列突破了传统界限 ， 将初次级控制、协议芯片以及初次级功率器件全部集成于美思半导体自主研发的Mssop20的封装内 ， 集成度全球领先 。 SimpleTOP平台的面世 ， 让整体快充系统实现了前所未有的精简 ， 为客户在系统设计、材料成本以及生产环节带来了明显的竞争优势 。
与传统方案相比 ， 节省了40%以上的元器件和30%的生产成本 。 单芯片的封装不仅带来了卓越的可靠性和空间的节省 ， 尤其在超小体积的应用场景具有无与伦比的竞争力 。 该产品的发布必将给行业带来巨大的震动 ， 引领快充行业进入数字智能化发展的技术革命 。
【单芯片实现极简快充，集成度全球领先！美思推出SimpleTOP快充SOC】
SimpleTOP内置7大重磅创新技术解析：
SimpleTOP产品平台采用数字智能化控制架构 ， 将初次级所有芯片和功率器件单芯片集成 ， 整合了美思半导体在近年来的多项重磅创新技术 ， 让一颗芯片实现所有快充系统的功能 ， 该平台为美思半导体数字创新快充产品的第三代产品平台 ， 该平台显著的性能提升主因是首次加入智能化技术架构和美思自主的初次级通讯技术 。 以下是对美思半导体SimpleTOP产品平台的重点创新技术的简单解析：
Burst-Sense初次级隔离通讯技术：
美思半导体独创的Burst-Sense初次级通讯技术可以完美的替代传统的光电耦合隔离器 ， 以降低成本 ， 提升产品可靠性 。 Burst-Sense比以往的初次级隔离通讯技术（如：光耦、磁耦、数字隔离器等）的巨大优势是 ， Burst-Sense无需初次级同时在一个封装内依然可以可靠的通讯 ， 也就是说 ， 当一些无法使用单颗Mssop20的大体积封装时 ， 初次级芯片可以分开2颗 ， 如采用更低成本的SOP8封装 ， 一样可以将光耦轻松省去 ， 因此Burst-Sense可以更省成本 ， 也让客户应用设计更加灵活 。
内置DSP核心的初次级智能化控制架构：
美思半导体第三代产品平台SimpleTOP首次内置了专用DSP运算核心作为初次级控制架构的处理内核 ， 其灵活的可编译能力及算法执行能力 ， 让SimpleTOP产品平台具备优秀的功能扩展和快速升级迭代的能力 ， 据美思半导体介绍配合专用的系统开发及验证平台 ， 在产品流片前即可完成几乎所有系统的验证和测试 ， SimpleTOP相比于传统模拟技术的实现方式 ， 其迭代能力将大幅度的提升 。
VIsync输出电流电压校准技术：
产品上电后芯片将对系统整体器件产生的输出误差进行高精度校准 ， 配合内部12bit 高精度ADC和DAC ， VIsync技术可以对如：变压器感量、采用电阻、反馈网络等环路误差进行消除 ， 让输出精度和一致性轻松达到1‰水平 ， 整体一致性比传统电源提高一个数量级 ， 成为行业标杆 。
第三代Smart-Feedback数字智能反馈技术：
美思半导体著名的Smart-Feedback数字智能反馈技术持续迭代和进化 ， SimpleTOP平台搭载第三代Smart-Feedback技术 ， 配合Burst-Sense隔离通讯技术作为载体 ， 相比前两代反馈速度更快更加智能 ， 初次级协同度大幅提升 ， 实现更高系统稳定度和产品可靠性 。
Mssop20 自研初次级全集成封装技术:
美思自研的Mssop20全集成封装技术 ， 将初级控制器+高压GaN器件+次级SR控制器+SR MOSFET+协议控制器 等全部功能集成于单芯片内 ， 具备超过9.95mm的爬电距离和超过5000VAC/7500VDC的绝缘强度 。 相比于传统解决方案 ， 该技术能节省超40%外围的器件 ， 30%的生产成本 。 同时 ， Mssop20在确保良好散热的基础上 ， 实现了更薄的本体厚度 ， 更易于使用 。
Zero-STBY 零待机技术
在SimpleTOP平台空载状态或者次级端口未有设备接入的情形 ， 在次级控制器的指引下系统将进入DSM(Deep sleeping mode）模式 ， 此时初次级芯片大部分模块将会进入睡眠模式以最大可能得降低系统自身损耗 ， 从而更大程度的降低初级开关频率 。 而当系统出现设备插入或者如果有负载增加时 ， SimpleTOP将立即跳出DSM模式回到正常工作状态 。 在DSM模式下 ， SimpleTOP平台系统功耗将< 4mW 。
多快充协议融合技术:
支持PD3.0/PPS、UFCS、QC2.0/3.0/3.0+、MTK_PE+、AFC、SFCP、BC1.2、Apple2.4A
等多快充协议融合 ， 兼容性优异；相关协议配置及预设降功率功能等可由内置OTP灵活编译 。
SimleTOP平台应用场景的优势美思半导体初次级全集成方案SimpleTOP平台 ， 该平台包含两个主要产品系列：SimpleGaN系列内置氮化镓（GaN）器件 ， SimpleFET系列则内置MOSFET器件 ， 均旨在提供高性能、高集成、低成本的快充解决方案 。
SimpleGaN系列芯片基于SimpleTOP平台的新一代数字智能化处理架构 ， 该系列芯片具有超高的集成度和性能 ， 将原边控制器+ 高压GaN + 隔离通讯 + 次级SR 控制器 + 协议等功能集于一身 ， 并专门针对快充方案进行了优化 ， 只需要极少的外部元件便能构建出高效的快充电源系统 ， 实现从控制到输出的全方位集成 。 为了简化用户设计 ， 美思半导体也基于SimpleGaN系列推出了多款标准化的参考设计 ， 下面先对参考设计做一个简单预览 。
65W全集成方案
基于美思SimpleGaN系列65W全集成氮化镓PD电源方案直观展示 。
SimpleGaN系列采用准谐振（QR）控制模式 ， 搭载了先进的数字控制技术 ， 通过智能化算法可实现在PWM和PFM模式下无缝切换 ， 在不同负载条件下可有效提高系统效率并有效抑制EMI干扰 。 内置的DSP核心提供极高的运算能力 ， 能够根据负载需求灵活调整系统的开关频率、占空比和原边IPeak电流 ， 实现精准的恒压恒流输出 ， 确保整个电源系统保持最佳的转换效率 。
SimpleGaN系列芯片支持多种市面主流快充协议 ， 包括PD3.1、UFCS、QC2.0/3.0/3.0+、MTK-PE+、SFCP以及SCP、AFC和Apple 2.4A等专有协议；内置的VIsync数字校准技术大幅提升了输出电压和电流的精度 ， 并通过Burtst-Sense原边-副边隔离通信技术实现了完全数字化的反馈系统 ， 消除了传统模拟电源设计中所需的反馈补偿网络 ， 不仅有效简化了电路设计 ， 同时提高了系统在各种负载条件下的稳定性 ， 特别适合高效快充的应用场景 。
封装方面 ， SimpleGaN系列全集成芯片采用美思半导体专门开发的Mssop20封装 ， 具有超高耐压及绝缘距离 。 SimpleGaN系列在兼顾安全性与性价比的前提下具备更低的系统成本及可以实现更加极致的功率密度 ， 并且整体的性能更加的优秀 。 整体的电路结构非常的精简 ， 通过一颗芯片就可以解决所有的问题 。
30W超小体积方案
基于美思SimpleGaN系列30W全集成氮化镓PD电源方案直观展示 。
基于美思SimpleGaN系列30W全集成氮化镓PD电源方案底面PCB板展示 ， 得益于SimpleGaN系列的高集成度 ， 可以看到具有超简洁外围 ， 易于小体积产品和自动化生产 。
实测得该demo长度为28.77mm 。
实测得该demo宽度为23.87mm 。
高度约为24.02mm 。
30W方案与一元硬币直观对比 。
这款方案的重量约为19.2g ， 经过实测 ， 其功率密度约为1.82W/cm3 。
我们先对参考设计做一个简单预览 ， 后续我们将对各个参考设计做详细评测 。
充电头网总结在快充技术的不断演进中 ， 如何在提升性能的同时实现小型化和高集成度 ， 一直是设计者面临的关键挑战 ， 传统的多芯片设计整体走线冗长复杂 ， 难以实现整机体积的极致压缩 。 美思半导体本次推出的SimpleTOP产品平台 ， 颠覆传统模拟控制实现方式 ， 通过数字智能化控制设计来大幅提升产品集成度 ， 其数字化控制内核也是解决超高集成度带来的多芯片系统相互干扰的可靠对策 。
单颗芯片全集成设计 ， 将快充所有的功能模块集成在单一芯片中 ， 不仅简化了电路设计 ， 还有效降低了系统复杂性和成本 ， 对于客户系统设计和调试带来了更加简便的方式 ， 同时在生产简易性和成本降低 ， 产品快速推向市场具有无可替代的优势 。 SimpleTOP产品平台不仅减少了外部元件的需求 ， 还通过优化的数字智能控制算法 ， 大幅提高了系统效率与性能 ， 在快充应用中表现出色 。
SimpleTOP产品平台具备准谐振控制模式和DSP智能化处理架构 ， 结合其对多种主流快充协议的支持 ， 确保了在不同负载条件下的稳定性和高效性 。 通过集成原边控制、通讯和次级控制功能 ， 美思半导体成功实现了从输入到输出的全方位优化 。
此外 ， SimpleTOP产品平台采用美思半导体专门开发的Mssop20封装 ， 具备超高耐压及绝缘距离 ， 为快充方案带来的就是更高的功率密度和更加精简的电路结构 。 这使得设计者能够在提升充电器整体性能的同时 ， 保持小型化的外形设计 ， 满足当今市场对便携性和高效能的双重需求 。
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