Nuestro nuevo producto: fuente de alimentación GaN de 300 W

ESTRELLAes una empresa de alta tecnología especializada enfuente de alimentaciónFabricación, comprometida con la I+D y la producción de diversos productos avanzados de suministro de energía, incluidas fuentes de alimentación POE, fuentes de alimentación para comunicaciones, inversores de almacenamiento de energía, adaptadores de corriente, fuentes de alimentación de control industrial, etc., para satisfacer las necesidades de diferentes campos. El análisis de la solución de este problema trae un módulo de fuente de alimentación GaN de 300 W y 48 V.

El modelo de este módulo de fuente de alimentación es R0168, soporta un voltaje de entrada de 100~264Vac, con una salida de 48V 6.25A y una potencia de salida de 300W. Puede funcionar en un rango de temperatura ambiente de -10~55 ℃. La fuente de alimentación presenta un diseño modular, con conectores en los terminales de entrada y salida. El siguiente es un análisis de la solución de este módulo de fuente de alimentación GaN de 300W, para observar su diseño interno y materiales.

Aspecto de la fuente de alimentación GaN STARWELL de 300 W 

Módulo

El módulo de fuente de alimentación STARWELL 300W GaN adopta una carcasa de aleación de aluminio. La parte frontal del módulo PCBA está equipada con un disipador de calor de aleación de aluminio, con áreas ahuecadas correspondientes a los condensadores de filtro de alto voltaje y al inductor de refuerzo PFC para reducir el espesor.

La parte posterior del módulo de fuente de alimentación es una carcasa de aleación de aluminio.

Modelo: B0168

Entrada: 100-240V~ 50/60Hz 5.0A máx.

Salida: 48V 6.25A

Los cables de salida están conectados mediante soldadura, con tubos termorretráctiles revestidos en las juntas de soldadura para aislamiento.

Primer plano del conector de salida: el cable rojo es el polo positivo y el manguito está marcado para salida de 48 V.

La longitud del módulo de fuente de alimentación medida con un pie de rey es de aproximadamente 127,1 mm.

El ancho del módulo de fuente de alimentación es de aproximadamente 76,4 mm.

El grosor del módulo de fuente de alimentación es de aproximadamente 40,4 mm.

Percepción intuitiva del tamaño del módulo de alimentación en la mano. Gracias al uso de dispositivos de potencia GaN, la densidad de potencia mejora enormemente y el volumen de potencia de salida de 300 W se reduce significativamente, ahorrando espacio.

El peso medido del módulo de fuente de alimentación es de aproximadamente 441 g.

Análisis de la fuente de alimentación GaN STARWELL 300W

Módulo

El módulo PCBA se fija al disipador de calor con tornillos.

Se pegan láminas aislantes de silicona en las posiciones correspondientes al disipador de calor cuando se retira el módulo PCBA.

Se proporciona una lámina aislante de Mylar en el costado del módulo PCBA.

Se retira la lámina aislante de Mylar, se cortan orificios en las posiciones correspondientes a los dispositivos eléctricos y se proporcionan almohadillas térmicas para conducir el calor.

Tres almohadillas térmicas corresponden al interruptor PFC, al interruptor LLC y al rectificador síncrono, respectivamente.

También se cubre un disipador de calor de aleación de aluminio en el módulo PCBA y los dispositivos de alimentación se fijan con tornillos.

El disipador de calor cubierto en el módulo PCBA se retira mediante desoldadura.

El puente rectificador, el diodo rectificador PFC y el interruptor térmico están fijados en el disipador de calor.

Descripción general del frente del módulo PCBA: el lado izquierdo está equipado con una toma de entrada de energía, un fusible, un capacitor Y, un varistor, un inductor de modo común y un capacitor de seguridad X2. La posición media está equipada con un inductor de refuerzo PFC y un condensador de filtro de alto voltaje. El lado derecho está equipado con un condensador resonante LLC, un inductor resonante, un transformador, un condensador de filtro y un inductor de filtro.

En la parte posterior del módulo PCBA, hay un controlador PFC+LLC 2 en 1. El interruptor PFC está ubicado en la parte inferior izquierda, el interruptor LLC está encima del chip de control principal, el optoacoplador de retroalimentación está a la derecha y el controlador del rectificador síncrono y dos rectificadores síncronos están en la parte inferior. Todo el tablero está recubierto con un revestimiento conformal para protección.

El terminal de entrada de CA está conectado con un conector.

El chip de control principal de la fuente de alimentación adopta Mornsun Semiconductor HR1211, un controlador 2 en 1 PFC multimodo y LLC de modo actual. Integra funciones que requieren 2-3 chips en soluciones tradicionales en un solo chip. El controlador PFC admite los modos operativos CCM y DCM.

HR1211 adopta un núcleo de control digital, admite arranque de alto voltaje y descarga inteligente del condensador X. La etapa PFC admite una frecuencia operativa máxima de 250 KHz. La etapa LLC tiene un controlador de medio puente incorporado de 600 V con diodo de arranque integrado, que opera a una frecuencia de hasta 500 KHz. Admite funciones de protección integrales y está empaquetado en SOIC-20.

El inductor de refuerzo PFC está enrollado con un anillo magnético y se proporciona una lámina de baquelita en la parte inferior para aislamiento.

Se conectan dos resistencias de 70 mΩ en paralelo para detectar la corriente del interruptor.

El diodo rectificador PFC está conectado en serie con una perla magnética.

El termistor NTC está marcado como 2.5D-11 y se utiliza para suprimir la corriente de carga del condensador electrolítico de alto voltaje.

Los condensadores cerámicos están conectados en paralelo con condensadores electrolíticos, con una especificación de 0,01 μF 1 KV.

El interruptor LLC es de ZenerTech, modelo ZN65C1R200L, un interruptor GaN con estructura Cascode con un voltaje soportado de 700 V y un voltaje soportado transitorio de 800 V, resistencia de encendido de 200 mΩ y soporte de voltaje de accionamiento de compuerta de 20 V. Presenta una carga de puerta baja, lo que simplifica efectivamente el circuito de accionamiento. Adecuado para cargadores rápidos, fuentes de alimentación de comunicaciones, centros de datos y aplicaciones de iluminación, empaquetado en DFN8*8.

El condensador resonante es de la serie MMKP82, con una especificación de 0,047 μF 630 V.

El inductor resonante adopta un núcleo magnético PQ2020 y está enrollado con alambre litz.

El transformador adopta un núcleo magnético PQ3525, marcado con el modelo de fuente de alimentación R0168.

El controlador rectificador síncrono es de MPS, modelo MP6924A, un controlador rectificador síncrono LLC con funciones antiinterferencias más potentes y de apagado rápido, compatible con los modos CCM/DCM. MP6924A integra dos controladores rectificadores síncronos para aplicaciones de rectificación de las dos bobinas secundarias de LLC, adecuados para aplicaciones de rectificación síncrona del convertidor LLC, empaquetados en SOIC-8.

Se conecta un condensador cerámico entre el terminal de salida y tierra, con una especificación de 0,01 μF 2 KV.

Los condensadores del filtro de salida son de Sancon (Nantong Sanxin), condensadores de larga duración de la serie RF, con una especificación de 63 V 330 μF, dos en paralelo.

El inductor del filtro está revestido con un tubo termorretráctil para aislamiento.

Otro condensador de filtro tiene una especificación de 63 V 150 μF.

Primer plano del inductor del filtro de anillo magnético de salida.

Resumen

Mediante análisis, se descubre que el módulo de fuente de alimentación GaN de 300 W lanzado por STARWELL utiliza puentes rectificadores de orificio pasante y diodos rectificadores fijados en el disipador de calor interno. Los interruptores Patch GaN utilizan almohadillas térmicas para conducir el calor a la carcasa inferior de aleación de aluminio para disipar el calor, mejorando la capacidad de disipación de calor. Se instala un interruptor térmico en el disipador de calor interno para cambiar la fuente de alimentación del controlador en caso de sobrecalentamiento, logrando una protección general contra el sobrecalentamiento.

Este módulo de fuente de alimentación GaN adopta la solución de control Mornsun Semiconductor, utilizando un controlador HR1211 2 en 1 con un controlador rectificador síncrono MP6924A. El interruptor PFC adopta un interruptor GaN ZenerTech ZN65C1R070L, el diodo rectificador PFC adopta un diodo SiC Sanken SDS065J008N3 y el interruptor LLC adopta un interruptor GaN ZN65C1R200L. Los semiconductores de tercera generación se utilizan para mejorar la eficiencia de conversión de energía, reducir la pérdida de energía y los requisitos de disipación de calor.