Наш новий продукт - джерело живлення GaN на 300 Вт

STARWELLце високотехнологічне підприємство, яке спеціалізується наживленнявиробництво, що займається дослідженнями та розробкою та виробництвом різноманітних передових джерел живлення, включаючи блоки живлення POE, блоки живлення для зв’язку, інвертори накопичувачів енергії, адаптери живлення, блоки живлення промислового керування тощо, щоб задовольнити потреби різних галузей. Аналіз рішення цієї проблеми містить модуль джерела живлення 300 Вт 48 В GaN.

Модель цього модуля живлення R0168, підтримує вхідну напругу 100~264 В змінного струму, вихідну напругу 48 В 6,25 А та вихідну потужність 300 Вт. Він може працювати в діапазоні температур навколишнього середовища -10~55 ℃. Джерело живлення має модульну конструкцію з роз’ємами на вхідних і вихідних клемах. Нижче наведено аналіз рішення для цього модуля живлення GaN потужністю 300 Вт, щоб поглянути на його внутрішню конструкцію та матеріали.

Зовнішній вигляд блоку живлення STARWELL GaN потужністю 300 Вт 

Модуль

Модуль живлення STARWELL GaN потужністю 300 Вт має корпус із алюмінієвого сплаву. Передня частина модуля PCBA оснащена радіатором з алюмінієвого сплаву з видовбаними ділянками, що відповідають високовольтним фільтруючим конденсаторам і індуктору PFC для зменшення товщини.

Задня частина модуля живлення виконана з алюмінієвого сплаву.

Модель: B0168

Вхід: 100-240 В ~ 50/60 Гц 5,0 A Макс

Вихід: 48 В 6,25 А

Вихідні дроти з'єднані пайкою з термозбіжною трубкою, насадженою на паяні з'єднання для ізоляції.

Збільшене зображення вихідного роз’єму: червоний дріт є позитивним полюсом, а гільза позначена для вихідної напруги 48 В.

Довжина модуля живлення, виміряна штангенциркулем, становить приблизно 127,1 мм.

Ширина модуля живлення становить приблизно 76,4 мм.

Товщина модуля живлення приблизно 40,4 мм.

Інтуїтивно зрозуміле сприйняття розміру модуля живлення в руці. Завдяки використанню пристроїв живлення GaN щільність потужності значно покращена, а обсяг вихідної потужності 300 Вт значно зменшений, що економить простір.

Виміряна вага модуля живлення становить приблизно 441 г.

Аналіз джерела живлення STARWELL 300W GaN

Модуль

Модуль PCBA кріпиться до радіатора за допомогою гвинтів.

Ізоляційні силіконові листи вставляються в положення, що відповідають радіатору, коли модуль PCBA виймається.

Збоку модуля PCBA встановлено ізоляційний лист Mylar.

Ізоляційний лавсановий лист видаляється з вирізаними отворами в місцях, що відповідають силовим пристроям, і надаються термопрокладки для проведення тепла.

Три термопрокладки відповідають перемикачу PFC, перемикачу LLC і синхронному випрямлячу відповідно.

Радіатор з алюмінієвого сплаву також закритий на модулі PCBA, а пристрої живлення закріплені гвинтами.

Радіатор, закритий на модулі PCBA, видаляється шляхом відпаювання.

Випрямний міст, випрямний діод PFC і термоперемикач закріплені на радіаторі.

Огляд передньої частини модуля PCBA: ліва сторона оснащена розеткою для входу живлення, запобіжником, конденсатором Y, варистором, синфазним індуктором і запобіжним конденсатором X2. Середня позиція оснащена індуктором підсилення PFC і конденсатором фільтра високої напруги. Права сторона оснащена резонансним конденсатором LLC, резонансним індуктором, трансформатором, конденсатором фільтра та індуктором фільтра.

На задній частині модуля PCBA розташований контролер 2-в-1 PFC+LLC. Перемикач PFC розташований у нижньому лівому куті, перемикач LLC — над головною мікросхемою керування, оптрон зворотного зв’язку — праворуч, а контролер синхронного випрямляча та два синхронних випрямляча — внизу. Вся дошка покрита конформним покриттям для захисту.

Вхідний термінал змінного струму підключено за допомогою роз’єму.

Основний керуючий чіп джерела живлення використовує Mornsun Semiconductor HR1211, багаторежимний контролер PFC і поточного режиму LLC 2-в-1. Він інтегрує функції, які потребують 2-3 мікросхем у традиційних рішеннях, в одну мікросхему. Контролер PFC підтримує режими роботи CCM і DCM.

HR1211 використовує ядро ​​цифрового керування, підтримує запуск під високою напругою та інтелектуальний розряд конденсатора X. Ступінь PFC підтримує максимальну робочу частоту 250 кГц. Ступінь LLC має вбудований напівмостовий драйвер 600 В з інтегрованим початковим діодом, що працює на частоті до 500 кГц. Він підтримує комплексні функції захисту та упакований у SOIC-20.

Індуктор PFC намотується магнітним кільцем, а знизу для ізоляції є бакелітовий лист.

Два резистори 70 мОм з’єднані паралельно для визначення струму перемикача.

Випрямний діод PFC з'єднаний послідовно з магнітною кулькою.

Термістор NTC має маркування 2.5D-11, використовується для придушення струму зарядки високовольтного електролітичного конденсатора.

Керамічні конденсатори з'єднані паралельно з електролітичними конденсаторами з характеристикою 0,01 мкФ 1 кВ.

Перемикач LLC від ZenerTech, модель ZN65C1R200L, GaN-перемикач зі структурою Cascode з витримкою напруги 700 В і перехідною витримкою напруги 800 В, опором увімкнення 200 мОм, підтримкою напруги затвора 20 В. Він має низький заряд затвора, що ефективно спрощує схему приводу. Підходить для швидкісних зарядних пристроїв, комунікаційних блоків живлення, центрів обробки даних та освітлювальних систем, упакований у DFN8*8.

Резонансний конденсатор серії MMKP82 зі специфікацією 0,047 мкФ 630 В.

Резонансний індуктор використовує магнітний сердечник PQ2020 і намотаний літц-дротом.

Трансформатор використовує магнітний сердечник PQ3525, позначений моделлю джерела живлення R0168.

Контролер синхронного випрямляча від MPS, модель MP6924A, контролер синхронного випрямляча LLC із сильним захистом від перешкод і функціями швидкого вимкнення, сумісним із режимами CCM/DCM. MP6924A інтегрує два контролери синхронного випрямляча для додатків випрямлення двох вторинних котушок LLC, придатних для додатків синхронного випрямлення перетворювача LLC, упакованих у SOIC-8.

Керамічний конденсатор підключено між вихідною клемою та заземленням із специфікацією 0,01 мкФ 2 кВ.

Конденсатори вихідного фільтра від Sancon (Nantong Sanxin), довговічні конденсатори серії RF, зі специфікацією 63 В 330 мкФ, два паралельно.

Індуктор фільтра покритий термозбіжною трубкою для ізоляції.

Інший конденсатор фільтра має специфікацію 63 В 150 мкФ.

Збільшене зображення індуктора вихідного магнітного кільцевого фільтра.

Резюме

Завдяки аналізу було виявлено, що модуль живлення GaN потужністю 300 Вт, випущений компанією STARWELL, використовує випрямні мости та діоди випрямляча, закріплені на внутрішньому радіаторі. Патч-перемикачі GaN використовують термопрокладки для відведення тепла до нижньої оболонки з алюмінієвого сплаву для розсіювання тепла, покращуючи здатність розсіювати тепло. Термовий перемикач встановлений на внутрішньому радіаторі для перемикання живлення контролера в разі перегріву, реалізуючи загальний захист від перегріву.

Цей модуль джерела живлення GaN використовує рішення для керування Mornsun Semiconductor, використовуючи контролер 2-в-1 HR1211 із контролером синхронного випрямляча MP6924A. Перемикач PFC використовує перемикач ZenerTech ZN65C1R070L GaN, випрямний діод PFC використовує діод Sanken SDS065J008N3 SiC, а перемикач LLC використовує перемикач ZN65C1R200L GaN. Напівпровідники третього покоління використовуються для підвищення ефективності перетворення електроенергії, зменшення втрат потужності та вимог до розсіювання тепла.