Наш новый продукт — источник питания GaN мощностью 300 Вт

СТАРВЕЛЛ— высокотехнологичное предприятие, специализирующееся наисточник питанияпроизводство, посвященное исследованиям и разработкам, а также производству различных передовых продуктов питания, включая источники питания POE, источники питания для связи, инверторы хранения энергии, адаптеры питания, источники питания для промышленного управления и т. д., для удовлетворения потребностей в различных областях. Анализ решения этой проблемы включает в себя модуль питания GaN мощностью 300 Вт, 48 В.

Модель этого модуля питания — R0168, поддерживает входное напряжение 100–264 В переменного тока, выходное напряжение 48 В, 6,25 А и выходную мощность 300 Вт. Он может работать в диапазоне температур окружающей среды от -10 до 55 ℃. Блок питания имеет модульную конструкцию с разъемами как на входных, так и на выходных клеммах. Ниже приводится анализ решения этого модуля питания GaN мощностью 300 Вт, чтобы взглянуть на его внутреннюю конструкцию и материалы.

Внешний вид источника питания STARWELL 300W GaN 

Модуль

Модуль питания STARWELL GaN мощностью 300 Вт имеет корпус из алюминиевого сплава. Передняя часть модуля PCBA оснащена радиатором из алюминиевого сплава с полыми областями, соответствующими конденсаторам высоковольтного фильтра и повышающему индуктору PFC для уменьшения толщины.

Задняя часть модуля питания представляет собой корпус из алюминиевого сплава.

Модель: B0168

Вход: 100–240 В~, 50/60 Гц, 5,0 А Макс.

Выход: 48 В 6,25 А

Выходные провода соединяются пайкой с помощью термоусадочных трубок, надетых на паяные соединения для изоляции.

Выходной разъем крупным планом: красный провод — положительный полюс, а гильза маркирована для выхода 48 В.

Длина модуля питания, измеренная штангенциркулем, составляет примерно 127,1 мм.

Ширина модуля питания составляет примерно 76,4 мм.

Толщина модуля питания составляет примерно 40,4 мм.

Интуитивное восприятие размеров модуля питания, удерживаемого в руке. Благодаря использованию силовых устройств GaN значительно повышается плотность мощности, а объем выходной мощности 300 Вт значительно уменьшается, что позволяет сэкономить место.

Измеренный вес модуля питания составляет примерно 441 г.

Анализ источника питания STARWELL GaN мощностью 300 Вт

Модуль

Модуль PCBA крепится к радиатору винтами.

Изолирующие силиконовые листы наклеиваются в местах, соответствующих радиатору, когда модуль PCBA вынут.

На боковой стороне модуля PCBA имеется изолирующий лист майлара.

Изоляционный лист майлара удаляется, при этом в местах, соответствующих силовым устройствам, вырезаются отверстия, а для отвода тепла предусмотрены термопрокладки.

Три термопрокладки соответствуют переключателю PFC, переключателю LLC и синхронному выпрямителю соответственно.

Модуль PCBA также закрыт радиатором из алюминиевого сплава, а силовые устройства крепятся винтами.

Радиатор, накрытый на модуле PCBA, снимается путем распайки.

Выпрямительный мост, выпрямительный диод PFC и термовыключатель закреплены на радиаторе.

Обзор передней части модуля PCBA: левая сторона оснащена входной розеткой питания, предохранителем, конденсатором Y, варистором, синфазным индуктором и предохранительным конденсатором X2. Среднее положение оснащено повышающим дросселем PFC и высоковольтным конденсатором фильтра. Правая сторона оснащена резонансным конденсатором LLC, резонансным дросселем, трансформатором, конденсатором фильтра и дросселем фильтра.

На задней стороне модуля PCBA находится контроллер 2-в-1 PFC+LLC. Переключатель PFC расположен внизу слева, переключатель LLC — над основной микросхемой управления, оптопара обратной связи — справа, а контроллер синхронного выпрямителя и два синхронных выпрямителя — внизу. Вся плата покрыта конформным покрытием для защиты.

Входной разъем переменного тока соединен с разъемом.

В качестве основного управляющего чипа источника питания используется Mornsun Semiconductor HR1211, многорежимный PFC и контроллер LLC 2-в-1 с токовым режимом. Он объединяет функции, требующие 2-3 чипов в традиционных решениях, в один чип. Контроллер PFC поддерживает режимы работы CCM и DCM.

HR1211 оснащен цифровым ядром управления, поддерживает высоковольтный запуск и интеллектуальный разряд конденсатора X. Стадия PFC поддерживает максимальную рабочую частоту 250 кГц. В каскаде LLC имеется встроенный полумостовой драйвер на 600 В со встроенным бутстрап-диодом, работающий на частоте до 500 кГц. Он поддерживает комплексные функции защиты и упакован в SOIC-20.

Индуктор повышения PFC намотан магнитным кольцом, а для изоляции внизу предусмотрен бакелитовый лист.

Два резистора сопротивлением 70 мОм подключены параллельно для определения тока переключения.

Выпрямительный диод PFC включен последовательно с магнитной бусиной.

Термистор NTC с маркировкой 2,5Д-11 используется для подавления зарядного тока высоковольтного электролитического конденсатора.

Керамические конденсаторы подключаются параллельно электролитическим конденсаторам емкостью 0,01мкФ 1кВ.

Переключатель LLC от ZenerTech, модель ZN65C1R200L, GaN-переключатель каскодной структуры с выдерживаемым напряжением 700 В и переходным выдерживаемым напряжением 800 В, сопротивлением в открытом состоянии 200 мОм, поддержкой напряжения управления затвором 20 В. Он имеет низкий заряд затвора, что эффективно упрощает схему управления. Подходит для быстрых зарядных устройств, источников питания связи, центров обработки данных и осветительных приборов, упакован в DFN8*8.

Резонансный конденсатор серии MMKP82, емкостью 0,047 мкФ, 630 В.

Резонансный индуктор имеет магнитный сердечник PQ2020 и намотан литцендратной проволокой.

В трансформаторе используется магнитный сердечник PQ3525, маркированный моделью источника питания R0168.

Контроллер синхронного выпрямителя от MPS, модель MP6924A, контроллер синхронного выпрямителя LLC с более сильными функциями защиты от помех и быстрого отключения, совместимый с режимами CCM/DCM. MP6924A объединяет два контроллера синхронного выпрямителя для приложений выпрямления двух вторичных катушек LLC, подходящих для приложений синхронного выпрямления преобразователя LLC, упакованных в SOIC-8.

Между выходной клеммой и землей подключается керамический конденсатор емкостью 0,01 мкФ, 2 кВ.

Конденсаторы выходного фильтра изготовлены компанией Sancon (Nantong Sanxin), долговечными конденсаторами серии RF, номиналом 63 В, 330 мкФ, два параллельно.

Индуктор фильтра снабжен термоусадочной трубкой для изоляции.

Другой конденсатор фильтра имеет характеристики 63 В 150 мкФ.

Крупный план индуктора выходного магнитного кольцевого фильтра.

Краткое содержание

Анализ показал, что в модуле питания GaN мощностью 300 Вт, выпущенном STARWELL, используются сквозные выпрямительные мосты и выпрямительные диоды, закрепленные на внутреннем радиаторе. В патч-переключателях GaN используются термопрокладки для отвода тепла к нижней части корпуса из алюминиевого сплава для рассеивания тепла, улучшая способность рассеивания тепла. На внутреннем радиаторе установлен термовыключатель для отключения питания контроллера в случае перегрева, обеспечивая общую защиту от перегрева.

В этом модуле питания GaN используется решение управления Mornsun Semiconductor с использованием контроллера HR1211 2-в-1 и контроллера синхронного выпрямителя MP6924A. В переключателе PFC используется GaN-переключатель ZenerTech ZN65C1R070L, в выпрямительном диоде PFC используется SiC-диод Sanken SDS065J008N3, а в переключателе LLC используется GaN-переключатель ZN65C1R200L. Полупроводники третьего поколения используются для повышения эффективности преобразования энергии, снижения потерь мощности и требований к рассеиванию тепла.