Új termékünk – 300 W GaN tápegység

STARWELLegy high-tech vállalkozás, amelyre szakosodotttápegységgyártás, elkötelezett a K+F és a különféle fejlett tápegységek, köztük a POE tápegységek, kommunikációs tápegységek, energiatároló inverterek, tápegységek, ipari vezérlő tápegységek stb., K+F és gyártása iránt, hogy megfeleljen a különböző területek igényeinek. A probléma megoldáselemzése egy 300 W-os 48 V-os GaN tápegység modult tartalmaz.

Ennek a tápegység modulnak a modellje R0168, amely 100-264 Vac bemeneti feszültséget támogat, 48 V 6,25 A kimeneti feszültséggel és 300 W kimeneti teljesítménnyel. -10-55 ℃ környezeti hőmérsékleti tartományban tud működni. A tápegység moduláris felépítésű, mind a bemeneti, mind a kimeneti csatlakozókon csatlakozók találhatók. Az alábbiakban ennek a 300 W-os GaN tápegységnek a megoldáselemzését mutatjuk be, hogy megnézzük a belső kialakítását és anyagait.

A STARWELL 300 W-os GaN tápegység megjelenése 

Modul

A STARWELL 300 W-os GaN tápegység modul alumíniumötvözet burkolattal rendelkezik. A PCBA modul eleje alumíniumötvözet hűtőbordával van felszerelve, a nagyfeszültségű szűrőkondenzátoroknak megfelelő üreges részekkel és a vastagság csökkentése érdekében PFC boost induktorral.

A tápegység modul hátulja alumíniumötvözetből készült.

Modell: B0168

Bemenet: 100-240V~ 50/60Hz 5,0A Max

Kimenet: 48V 6,25A

A kimeneti vezetékek forrasztással vannak összekötve, a forrasztási pontokon hőre zsugorodó csövekkel szigetelés céljából.

Közelkép a kimeneti csatlakozóról: a piros vezeték a pozitív pólus, a hüvelyen pedig 48V kimenetre van jelölve.

A tápegység modul hossza nóniuszos tolómérővel mérve körülbelül 127,1 mm.

A tápegység modul szélessége körülbelül 76,4 mm.

A tápegység modul vastagsága körülbelül 40,4 mm.

A kézben tartott tápegység modul intuitív méretérzékelése. A GaN tápegységek használatának köszönhetően a teljesítménysűrűség nagymértékben javul, és a 300 W-os kimeneti teljesítmény jelentősen csökken, így helyet takarít meg.

A tápegység modul mért súlya körülbelül 441 g.

A STARWELL 300 W-os GaN tápegység elemzése

Modul

A PCBA modul csavarokkal van rögzítve a hűtőbordához.

A szigetelő szilikon lapokat a hűtőbordának megfelelő helyekre ragasztják, amikor a PCBA-modult kiveszik.

A PCBA modul oldalán szigetelő Mylar lemez található.

A szigetelő Mylar fóliát eltávolítják, lyukakat vágnak ki a tápegységeknek megfelelő pozíciókban, és hővezető párnákat helyeznek el a hővezetés érdekében.

Három hőpárna felel meg a PFC kapcsolónak, az LLC kapcsolónak és a szinkron egyenirányítónak.

A PCBA modulon alumíniumötvözetből készült hűtőborda is található, a tápegységeket pedig csavarokkal rögzítik.

A PCBA modulon lévő hűtőbordát kiforrasztással távolítják el.

Az egyenirányító híd, a PFC egyenirányító dióda és a hőkapcsoló a hűtőbordára van rögzítve.

A PCBA modul elülső oldalának áttekintése: a bal oldalon egy táp bemeneti aljzat, biztosíték, Y kondenzátor, varisztor, közös módú induktor és biztonsági X2 kondenzátor található. A középső pozíció PFC boost induktorral és nagyfeszültségű szűrőkondenzátorral van felszerelve. A jobb oldal LLC rezonanciakondenzátorral, rezonancia induktorral, transzformátorral, szűrőkondenzátorral és szűrőinduktorral van felszerelve.

A PCBA modul hátoldalán egy 2 az 1-ben PFC+LLC vezérlő található. A PFC kapcsoló a bal alsó sarokban, az LLC kapcsoló a fő vezérlőchip felett, a visszacsatoló optocsatoló a jobb oldalon, a szinkron egyenirányító vezérlő és két szinkron egyenirányító pedig alul található. Az egész tábla konform bevonattal van bevonva a védelem érdekében.

Az AC bemeneti terminál egy csatlakozóval csatlakozik.

A tápegység fő vezérlőchipje a Mornsun Semiconductor HR1211-et, egy többmódusú PFC-t és árammódú LLC 2 az 1-ben vezérlőt alkalmaz. A hagyományos megoldásokban 2-3 chipet igénylő funkciókat egy chipbe integrálja. A PFC vezérlő támogatja a CCM és DCM üzemmódokat.

A HR1211 digitális vezérlőmagot alkalmaz, támogatja a nagyfeszültségű indítást és az intelligens X kondenzátor kisülését. A PFC fokozat 250 kHz-es maximális működési frekvenciát támogat. Az LLC fokozat beépített 600 V-os félhíd meghajtóval rendelkezik integrált bootstrap diódával, amely akár 500 kHz-es frekvencián működik. Támogatja az átfogó védelmi funkciókat, és SOIC-20-ba van csomagolva.

A PFC boost induktor mágnesgyűrűvel van feltekercselve, alul pedig bakelit lemez található a szigeteléshez.

Két 70mΩ-os ellenállás van párhuzamosan csatlakoztatva a kapcsolóáram érzékelésére.

A PFC egyenirányító dióda mágneses gyöngysorral van sorba kötve.

Az NTC termisztor 2.5D-11 jelzésű, a nagyfeszültségű elektrolitkondenzátor töltőáramának elnyomására szolgál.

A kerámia kondenzátorok az elektrolit kondenzátorokkal párhuzamosan kapcsolódnak, 0,01 μF 1KV specifikációval.

Az LLC kapcsoló a ZenerTech-től származik, ZN65C1R200L modell, Cascode szerkezetű GaN kapcsoló 700 V-os ellenállási feszültséggel és 800 V-os tranziens ellenállási feszültséggel, 200 mΩ bekapcsolási ellenállással, 20 V-os kapumeghajtó feszültség támogatással. Alacsony kaputöltéssel rendelkezik, ami hatékonyan leegyszerűsíti a meghajtó áramkört. Alkalmas gyorstöltőkhöz, kommunikációs tápegységekhez, adatközpontokhoz és világítási alkalmazásokhoz, DFN8*8 csomagban.

A rezonáns kondenzátor MMKP82 sorozatú, 0,047 μF 630 V specifikációval.

A rezonáns induktor PQ2020 mágneses magot használ, és litz-huzallal van feltekerve.

A transzformátor PQ3525 mágneses magot használ, amely az R0168 tápegység modelljével van jelölve.

A szinkron egyenirányító vezérlő az MPS, MP6924A modelltől származik, egy LLC szinkron egyenirányító vezérlő erősebb interferencia-elhárító és gyors kikapcsolási funkciókkal, kompatibilis a CCM/DCM módokkal. Az MP6924A két szinkron egyenirányító vezérlőt integrál az LLC két szekunder tekercsének egyenirányító alkalmazásaihoz, amelyek alkalmasak LLC átalakító szinkron egyenirányító alkalmazásokhoz, SOIC-8 csomagban.

Egy kerámia kondenzátor csatlakozik a kimeneti terminál és a test közé, 0,01 μF 2KV specifikációval.

A kimeneti szűrőkondenzátorok a Sancon (Nantong Sanxin) RF sorozatú hosszú élettartamú kondenzátorai, 63V 330μF specifikációval, kettő párhuzamosan.

A szűrőinduktor hőre zsugorodó csővel van ellátva a szigetelés érdekében.

Egy másik szűrőkondenzátor specifikációja 63V 150μF.

Közeli kép a kimenő mágnesgyűrűs szűrő induktoráról.

Összegzés

Az elemzés során kiderült, hogy a STARWELL által piacra dobott 300 W-os GaN tápegység modul átmenő lyukú egyenirányító hidakat és a belső hűtőbordára rögzített egyenirányító diódákat használ. A Patch GaN kapcsolók hőpárnák segítségével vezetik a hőt az alsó alumíniumötvözet burkolathoz a hőelvezetés érdekében, javítva a hőelvezetési kapacitást. A belső hűtőbordára hőkapcsoló van felszerelve, amely túlmelegedés esetén átkapcsolja a vezérlő tápellátását, biztosítva az általános túlmelegedés elleni védelmet.

Ez a GaN tápegység a Mornsun Semiconductor vezérlési megoldást alkalmazza, HR1211 2 az 1-ben vezérlőt használva MP6924A szinkron egyenirányító vezérlővel. A PFC kapcsoló a ZenerTech ZN65C1R070L GaN kapcsolót, a PFC egyenirányító dióda a Sanken SDS065J008N3 SiC diódát, az LLC kapcsoló pedig a ZN65C1R200L GaN kapcsolót alkalmazza. A harmadik generációs félvezetőket az energiaátalakítás hatékonyságának javítására, az energiaveszteség csökkentésére és a hőelvezetési követelmények csökkentésére használják.