Náš nový produkt-300W GaN napájecí zdroj

STARWELLje high-tech společnost specializující se nanapájenívýroba, zavázaná k výzkumu a vývoji a výrobě různých pokročilých napájecích produktů, včetně napájecích zdrojů POE, komunikačních napájecích zdrojů, střídačů pro ukládání energie, napájecích adaptérů, průmyslových řídicích napájecích zdrojů atd., aby vyhovovaly potřebám různých oblastí. Analýza řešení této problematiky přináší 300W 48V GaN napájecí modul.

Model tohoto napájecího modulu je R0168, podporuje vstupní napětí 100~264Vac, s výstupem 48V 6,25A a výstupním výkonem 300W. Může pracovat v rozsahu okolní teploty -10~55℃. Zdroj má modulární konstrukci s konektory na vstupních i výstupních svorkách. Následuje analýza řešení tohoto 300W napájecího modulu GaN, abychom se podívali na jeho vnitřní konstrukci a materiály.

Vzhled napájecího zdroje STARWELL 300W GaN 

Modul

Napájecí modul STARWELL 300W GaN má pouzdro z hliníkové slitiny. Přední strana modulu PCBA je vybavena chladičem z hliníkové slitiny s vyhloubenými oblastmi odpovídajícími vysokonapěťovým filtračním kondenzátorům a induktoru PFC boost pro snížení tloušťky.

Zadní strana napájecího modulu je kryt z hliníkové slitiny.

Model: B0168

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

Výstup: 48V 6,25A

Výstupní vodiče jsou spojeny pájením, přičemž na pájených spojích je kvůli izolaci navlečena smršťovací bužírka.

Detailní záběr na výstupní konektor: červený vodič je kladný pól a objímka je označena pro výstup 48V.

Délka napájecího modulu měřená pomocí posuvného měřítka je přibližně 127,1 mm.

Šířka napájecího modulu je přibližně 76,4 mm.

Tloušťka napájecího modulu je přibližně 40,4 mm.

Intuitivní vnímání velikosti napájecího modulu drženého v ruce. Díky použití napájecích zařízení GaN se výrazně zlepšila hustota výkonu a výrazně se snížil objem výstupního výkonu 300 W, což šetří místo.

Naměřená hmotnost napájecího modulu je přibližně 441g.

Analýza napájecího zdroje STARWELL 300W GaN

Modul

Modul PCBA je připevněn k chladiči šrouby.

Izolační silikonové desky jsou přilepeny na místech odpovídajících chladiči, když je modul PCBA vyjmut.

Na straně modulu PCBA je umístěna izolační deska Mylar.

Izolační deska Mylar je odstraněna, s otvory vyříznutými v místech odpovídajících napájecím zařízením a jsou poskytnuty tepelné podložky pro vedení tepla.

Tři tepelné podložky odpovídají spínači PFC, spínači LLC a synchronnímu usměrňovači.

Na modulu PCBA je také zakryt chladič z hliníkové slitiny a napájecí zařízení jsou upevněna šrouby.

Chladič zakrytý na modulu PCBA se odstraní odpájením.

Usměrňovací můstek, PFC usměrňovací dioda a tepelný spínač jsou upevněny na chladiči.

Přehled přední strany modulu PCBA: levá strana je vybavena vstupní zásuvkou, pojistkou, Y kondenzátorem, varistorem, stejnosměrnou tlumivkou a bezpečnostním X2 kondenzátorem. Střední poloha je vybavena PFC boost tlumivkou a vysokonapěťovým filtračním kondenzátorem. Pravá strana je vybavena LLC rezonančním kondenzátorem, rezonanční tlumivkou, transformátorem, filtračním kondenzátorem a filtrační tlumivkou.

Na zadní straně modulu PCBA je ovladač 2 v 1 PFC+LLC. Přepínač PFC je umístěn vlevo dole, přepínač LLC je nad hlavním řídicím čipem, zpětnovazební optočlen je vpravo a ovladač synchronního usměrňovače a dva synchronní usměrňovače jsou dole. Celá deska je potažena konformním nátěrem pro ochranu.

Vstupní svorka AC je připojena konektorem.

Hlavní řídicí čip napájecího zdroje využívá Mornsun Semiconductor HR1211, multirežimový PFC a LLC 2-v-1 ovladač v aktuálním režimu. Do jednoho čipu integruje funkce, které v tradičních řešeních vyžadují 2-3 čipy. Regulátor PFC podporuje provozní režimy CCM a DCM.

HR1211 využívá digitální řídicí jádro, podporuje vysokonapěťové spouštění a inteligentní vybíjení X kondenzátoru. Stupeň PFC podporuje maximální pracovní frekvenci 250 kHz. Stupeň LLC má vestavěný 600V ovladač polovičního můstku s integrovanou bootstrap diodou, pracující na frekvenci až 500 kHz. Podporuje komplexní ochranné funkce a je zabalen v SOIC-20.

Zesilovací induktor PFC je navinut magnetickým kroužkem a na spodní straně je pro izolaci poskytnut bakelitový plech.

Dva 70mΩ rezistory jsou zapojeny paralelně pro detekci spínacího proudu.

PFC usměrňovací dioda je zapojena do série s magnetickou kuličkou.

NTC termistor je označen 2,5D-11, slouží k potlačení nabíjecího proudu vysokonapěťového elektrolytického kondenzátoru.

Keramické kondenzátory jsou zapojeny paralelně s elektrolytickými kondenzátory, se specifikací 0,01μF 1KV.

Přepínač LLC je od ZenerTech, model ZN65C1R200L, přepínač GaN se strukturou Cascode s výdržným napětím 700V a přechodným výdržným napětím 800V, setrvačným odporem 200mΩ, podpora napětí pohonu brány 20V. Vyznačuje se nízkým nábojem brány, což efektivně zjednodušuje obvod pohonu. Vhodné pro rychlonabíječky, komunikační napájecí zdroje, datová centra a osvětlovací aplikace, baleno v DFN8*8.

Rezonanční kondenzátor je řady MMKP82 se specifikací 0,047μF 630V.

Rezonanční induktor využívá magnetické jádro PQ2020 a je navinutý lankovým drátem.

Transformátor využívá magnetické jádro PQ3525, označené modelem napájení R0168.

Regulátor synchronního usměrňovače je od MPS, model MP6924A, regulátor synchronního usměrňovače LLC se silnější funkcí proti rušení a rychlým vypínáním, kompatibilní s režimy CCM/DCM. MP6924A integruje dva regulátory synchronního usměrňovače pro usměrňovací aplikace dvou sekundárních cívek LLC, vhodné pro aplikace synchronního usměrňovače LLC převodníku, zabalené v SOIC-8.

Mezi výstupní svorku a kostru je zapojen keramický kondenzátor se specifikací 0,01μF 2KV.

Výstupní filtrační kondenzátory jsou od Sancon (Nantong Sanxin), kondenzátory řady RF s dlouhou životností, se specifikací 63V 330μF, dva paralelně.

Indukce filtru je opatřena tepelně smršťovací hadičkou pro izolaci.

Další filtrační kondenzátor má specifikaci 63V 150μF.

Detailní záběr na induktor výstupního magnetického kruhového filtru.

Shrnutí

Prostřednictvím analýzy bylo zjištěno, že 300W napájecí modul GaN uvedený na trh společností STARWELL používá průchozí usměrňovací můstky a usměrňovací diody upevněné na vnitřním chladiči. Patch GaN spínače používají tepelné podložky k vedení tepla do spodního pláště z hliníkové slitiny pro odvod tepla, čímž se zlepšuje kapacita odvodu tepla. Na vnitřním chladiči je instalován tepelný spínač, který spíná napájení regulátoru v případě přehřátí a zajišťuje celkovou ochranu proti přehřátí.

Tento napájecí modul GaN využívá řídicí řešení Mornsun Semiconductor pomocí řídicí jednotky HR1211 2 v 1 s řídicí jednotkou synchronního usměrňovače MP6924A. Přepínač PFC využívá přepínač ZenerTech ZN65C1R070L GaN, usměrňovací dioda PFC přijímá diodu Sanken SDS065J008N3 SiC a přepínač LLC přijímá přepínač ZN65C1R200L GaN. Polovodiče třetí generace se používají ke zlepšení účinnosti přeměny energie, snížení energetických ztrát a požadavků na odvod tepla.