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　前回は、オンラインサイトで販売されているGaNパワー半導体採用の65W級USB充電器4製品と、米Apple（アップル）の67WのUSB充電器を分解した。今回は、この分解結果から明らかになった回路図と、スイッチング波形、輻射（ふくしゃ）ノイズについての評価結果を紹介する注1）。

注1）この記事で言及するフライバックコントローラーICの機能については、ICメーカーの公開情報を参考にしており、実際の動作モードなどについては、評価検証していない。

　分解と分析は、半導体周辺回路と応用製品の開発・設計を得意とするエンジニアリング会社Wave Technology（兵庫県川西市）が行った。同社は、開発・設計の知見を生かす形で、リバースエンジニアリングサービスも得意としている。

アクティブクランプを採用したAnker

　図1が5製品の回路図である。分解によって判明したICやディスクリート素子の型番と、その型番の部品の仕様書などから推測して作図した。ここから分かるように、「Anker Nano II 65W」「AOHi MAGCUBE 65W PD Mini Fast Charger」「Mackertop AC ADAPTER SBT200325UZ」の3製品が米Power Integrations（パワーインテグレーションズ）のGaN HEMTのスイッチングデバイス内蔵のフライバックコントローラーIC、「Amoner USB-C Charger AM65C01」「Apple USB-C 67W Power Adapter A2518」の2製品が米onsemi（オンセミ）のフライバックコントローラーICと、外付けスイッチングデバイスの組みで実現している。なお、すべての製品が型番の異なるフライバックコントローラーICを採用していた。

図1　5製品が採用したフライバックコントローラーICと周辺回路の概略
図1　5製品が採用したフライバックコントローラーICと周辺回路の概略
各製品ともに異なる型番のICが搭載されていた。回路図は、分解によって判明したICの型番や、周辺のデバイス、ICメーカーの仕様書などから推測した（図：Wave Technology）
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　Anker Nano II 65Wが採用しているフライバックコントローラーICが「INN4075C」である。このICは、アクティブクランプコントローラーIC「CPZ1062M」と連携して動作する。こうすることで、フライバックスイッチでのソース－ドレイン間の立ち上がり時のリンギング（電圧振動）の振幅を小さくするとともに、ZVS（ゼロ電圧スイッチング）を実現する。これにより、スイッチング損失を減らし、輻射ノイズも減らすことが可能である。加えて、2次側にもMOSFETを搭載し、同期整流によって効率を向上させている。不連続モード（DCM）†、連続モード（CCM）†の両方に対応できる。

†不連続モード（DCM）＝フライバックスイッチのオフ期間内に2次側の順方向電流がゼロに達し、電流が流れていない期間ができるモード。トランスを小型化できる、電力損失が少ないなどのメリットがある。
†連続モード（CCM）＝フライバックスイッチのオフ期間内に2次側の順方向電流がゼロに達せず、流れ続けているモード。不連続モードより損失が増えるが、リップルの振幅が少なく、輻射ノイズを低減できるという利点がある。

　AOHi MAGCUBE 65W PD Mini Fast ChargerはPower IntegrationsのフライバックコントローラーIC「INN3370C」、Mackertop AC ADAPTER SBT200325UZは同「SC1933C」を採用していた。SC1933Cは、INN3370Cよりも世代の古いコントローラーである。Ankerとは異なり、これらのコントローラーICは、アクティブクランプには対応していない。いずれも、疑似共振（QR）モード†、DCM、CCMのマルチモードに対応する。

†疑似共振（QR）モード＝フライバックスイッチのドレイン電圧のリンギング波形の谷部を検出して、そのタイミングでスイッチング素子をオンするモード。損失の低減と輻射ノイズの抑制を実現できる。

　Amoner USB-C Charger AM65C01は、onsemiのフライバックコントローラーIC「NCP1342AMDCDD1R2G」、Apple USB-C 67W Power Adapter A2518は同「NCP1340B4D1R2G」を搭載していた。いずれも、フライバックスイッチでQRモードのスイッチングを行う「Valley-Lockout回路」を有している。また、Appleが採用するNCP1340B4D1R2Gは同期整流ドライバーIC「NCP4305DDR2G」によってDCM、CCMにも対応する。

　以上から、最も高度なコントローラーICを使っているのが、Anker Nano II 65Wであることが分かった。