前言

高效、高功率密度的電源方案一直以來(lái)都是行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)，氮化鎵搭配多層板平面變壓器在高頻搞功率密度方面具有極大優(yōu)勢(shì)。近期，充電頭網(wǎng)拿到一款額定輸出48V、峰值功率500W的交流模塊電源。該電源采用PFC+LLC拓?fù)浼軜?gòu)，并搭載致能藍(lán)寶石氮化鎵器件，支持90-264V寬幅輸入，在230V輸入條件下整機(jī)效率高達(dá)94%，低壓90V輸入效率同樣保持92.5%的優(yōu)異表現(xiàn)。模塊設(shè)計(jì)采用14層高密度PCB工藝，結(jié)合雙面板外圍板結(jié)構(gòu)，兼顧性能、體積與散熱性能。下面充電頭網(wǎng)為您帶來(lái)這款電源方案的深度解析。

致能500W交流模塊電源方案外觀

這款交流模塊電源采用模塊化設(shè)計(jì)，分為外圍大板和上方的核心模塊。模塊化設(shè)計(jì)便于工程師針對(duì)性二次開發(fā)調(diào)試。

電源背面非常簡(jiǎn)潔，焊點(diǎn)清晰。

該電源整體長(zhǎng)度約為145.17mm。

該電源整體寬度約為61.23mm。

該電源整體厚度約為15.03mm，實(shí)際功率密度高達(dá)3.75W/cm³，功率密度達(dá)到新高。

該電源整體重量約為182.5g，整體非常小巧。

將核心模塊小板拆下一覽。

模塊電源小板長(zhǎng)度84.01mm。

模塊電源小板寬度42.46mm。

模塊電源小板厚度8.81mm。

模塊電源小板重量78.4g。

簡(jiǎn)單看過(guò)電源外觀，接下來(lái)我們將為您詳細(xì)介紹其內(nèi)部用料。

致能500W交流模塊電源方案解析

去掉模塊小板，底部大板元件布局整體呈現(xiàn)C字形，左側(cè)交流輸入端從上到下依次是Y電容、壓敏電阻、磁環(huán)電感、整流橋、MLCC濾波電容、熱敏電阻、保險(xiǎn)絲、繼電器以及另一個(gè)磁環(huán)電感；中上部有高壓鋁電解濾波電容以及可調(diào)電阻；最右側(cè)設(shè)有低壓固態(tài)濾波電容。

電源最左測(cè)為交流輸入端，支持90-264V寬幅輸入，無(wú)論是100~130V地區(qū)還是220~240V地區(qū)皆可輕松應(yīng)對(duì)。

頂部壓敏電阻來(lái)自TKS興勤。

一顆盒裝X2安規(guī)電容來(lái)自SHXCC深華星。

一顆磁環(huán)電感。

三各整流橋來(lái)自XCH旭昌輝，耐壓1000V，整流電流25A，采用KBJ封裝。

4顆MLCC電容，兩兩并聯(lián)。

輸入端保險(xiǎn)絲來(lái)自旭程，這是一顆250V 10A的慢斷型方形保險(xiǎn)絲。

一顆熱敏電阻，絲印47D-15。

繼電器來(lái)自HF宏發(fā)，型號(hào)JZC-32F，動(dòng)作時(shí)間8ms，外形尺寸18.4mm*10.2mm*15.3mm

一個(gè)磁環(huán)電感，外套熱縮管絕緣。

兩個(gè)高壓鋁電解電容來(lái)自ymin永銘，規(guī)格450V 100μF。

高壓鋁電解電容右側(cè)有一個(gè)可調(diào)電阻，用于微調(diào)輸出電壓，可供客戶調(diào)節(jié)。

最右側(cè)五顆低壓濾波電容來(lái)自Knscha科尼盛，規(guī)格63V 220μF。

頂部為直流輸出接針。

看過(guò)底部大板后，我們?cè)賮?lái)看下核心小板模塊電源的用料分布。

整個(gè)小板正面分別有一大一小兩個(gè)平面變壓器，PFC電感使用高磁通材質(zhì)，LLC變壓器采用磁集成變壓器，大大減小磁芯占用空間。從右至左主要分布PFC開關(guān)管、PFC+LLC二合一控制器、LLC開關(guān)管、Y電容、光耦、同步整流控制器以及整流MOS。

PFC+LLC控制器來(lái)自恩智浦，型號(hào)為TEA2017，該芯片是一款數(shù)字化可配置LLC和PFC組合控制器，用于高效諧振電源。它包括LLC和PFC控制器功能。PFC經(jīng)配置可在DCM/QR、CCM固定頻率或支持所有操作模式的多模式下運(yùn)行，優(yōu)化PFC效率。

PFC開關(guān)管來(lái)自致能，型號(hào)ZN65C1R035T，采用TOLL封裝，導(dǎo)阻35mΩ。

致能這款氮化鎵器件通過(guò)JEDEC認(rèn)證，安全裕度寬，支持反向?qū)ǎ瑬艠O電荷低。該器件可在硬開關(guān)和軟開關(guān)電路中均實(shí)現(xiàn)更高效率，有效提升系統(tǒng)效率以及功率密度，非常適合通信、工業(yè)、光伏逆變、伺服電機(jī)等諸多場(chǎng)景應(yīng)用。

背面的PFC整流二級(jí)管來(lái)自美浦森，型號(hào)MSL06065G1，是一顆耐壓650V的碳化硅二極管，采用DFN 8×8封裝。

LLC開關(guān)管同樣來(lái)自致能，型號(hào)為ZN65C1R070L，是一顆耐壓650V，導(dǎo)阻70m?的氮化鎵，采用DFN 8×8封裝。

該器件的經(jīng)過(guò)JEDEC認(rèn)證，安全裕度寬，柵極電荷低，能夠?qū)崿F(xiàn)反向?qū)āＴ撈骷稍谟查_關(guān)和軟開關(guān)電路中實(shí)現(xiàn)更高效率，提高功率密度并有效減小系統(tǒng)尺寸和重量，進(jìn)而降低整體系統(tǒng)成本，非常適合PD快充、通信電源、數(shù)據(jù)中心以及燈光照明等場(chǎng)景應(yīng)用。

背面還有一顆同型號(hào)LLC開關(guān)管。

一顆特銳祥Y1電容。

光耦來(lái)自?shī)W特，型號(hào)AT1019。

同步整流控制器來(lái)自安森美，型號(hào)為NCP4318，該器件是一款采用混合模式工作的同步整流控制器，專為L(zhǎng)LC諧振電路設(shè)計(jì)。

同步整流MOS來(lái)自矽普，型號(hào)為SP015N09GHNK，耐壓150V，導(dǎo)阻9.2mΩ。

另一個(gè)同步整流MOS型號(hào)相同。

充電頭網(wǎng)總結(jié)

憑借藍(lán)寶石襯底的高熱導(dǎo)率、優(yōu)異的晶格結(jié)構(gòu)以及超薄襯底工藝，致能藍(lán)寶石氮化鎵器件在材料質(zhì)量上顯著優(yōu)于硅基產(chǎn)品。在這款交流模塊電源方案中，得益于致能藍(lán)寶石高壓氮化鎵的加持，展現(xiàn)了出色的電性能和穩(wěn)定性。

本次致能半導(dǎo)體推出的500W交流模塊電源方案，在220V輸入條件下效率高達(dá)94%，功率密度達(dá)到3.75W/cm³；并可在90-264V的寬輸入范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)48V/500W的峰值功率輸出；方案采用模塊化設(shè)計(jì)，既為工程師提供了清晰的參考，又便于進(jìn)行二次開發(fā)以契合不同產(chǎn)品需求。此外，該方案其應(yīng)用場(chǎng)景廣泛，非常適用于PD3.1多口桌充、ebike電源、人形機(jī)器人電源，以及通信與醫(yī)療電源等多元化領(lǐng)域。

充電頭網(wǎng)了解到，廣東致能半導(dǎo)體有限公司成立于2018年12月，公司總部位于深圳，在徐州、廣州、上海等地設(shè)有研發(fā)基地和市場(chǎng)銷售中心。公司致力于第三代半導(dǎo)體氮化鎵功率器件的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化。公司自主創(chuàng)新的產(chǎn)品，涵蓋從低壓到高壓的氮化鎵功率器件，其設(shè)計(jì)及性能均達(dá)到或超越國(guó)際先進(jìn)水平，具有創(chuàng)新性強(qiáng)、可靠性高、應(yīng)用廣泛的特點(diǎn)，在消費(fèi)電子、電動(dòng)汽車、照明驅(qū)動(dòng)、儲(chǔ)能電源等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價(jià)值。