Il nostro nuovo prodotto: alimentatore GaN da 300 W

STARWELLè un'impresa high-tech specializzata inAlimentazione elettricaproduzione, impegnata nella ricerca e sviluppo e nella produzione di vari prodotti avanzati di alimentazione, inclusi alimentatori POE, alimentatori per comunicazioni, inverter per l'accumulo di energia, adattatori di alimentazione, alimentatori per controllo industriale, ecc., per soddisfare le esigenze di diversi campi. L'analisi della soluzione di questo problema porta con sé un modulo di alimentazione GaN da 300 W 48 V.

Il modello di questo modulo di alimentazione è R0168, che supporta una tensione di ingresso di 100~264Vac, con un'uscita di 48V 6,25A e una potenza di uscita di 300W. Può funzionare in un intervallo di temperatura ambiente compreso tra -10 e 55 ℃. L'alimentatore presenta un design modulare, con connettori forniti sia sui terminali di ingresso che su quelli di uscita. Quella che segue è un'analisi della soluzione di questo modulo di alimentazione GaN da 300 W, per dare un'occhiata al design interno e ai materiali.

Aspetto dell'alimentatore GaN STARWELL da 300 W 

Modulo

Il modulo di alimentazione GaN STARWELL da 300 W adotta un guscio in lega di alluminio. La parte anteriore del modulo PCBA è dotata di un dissipatore di calore in lega di alluminio, con aree scavate corrispondenti ai condensatori di filtro ad alta tensione e induttore boost PFC per ridurre lo spessore.

La parte posteriore del modulo di alimentazione è un guscio in lega di alluminio.

Modello: B0168

Ingresso: 100-240 V~ 50/60 Hz 5,0 A max

Uscita: 48 V 6,25 A

I fili di uscita sono collegati mediante saldatura, con guaina termoretraibile sui giunti di saldatura per l'isolamento.

Primo piano del connettore di uscita: il filo rosso è il polo positivo e il manicotto è contrassegnato per l'uscita a 48 V.

La lunghezza del modulo di alimentazione misurata con un calibro a corsoio è di circa 127,1 mm.

La larghezza del modulo di alimentazione è di circa 76,4 mm.

Lo spessore del modulo di alimentazione è di circa 40,4 mm.

Percezione intuitiva delle dimensioni del modulo di alimentazione tenuto in mano. Grazie all'utilizzo di dispositivi di alimentazione GaN, la densità di potenza è notevolmente migliorata e il volume della potenza di uscita di 300 W è significativamente ridotto, risparmiando spazio.

Il peso misurato del modulo di alimentazione è di circa 441 g.

Analisi dell'alimentatore GaN STARWELL da 300 W

Modulo

Il modulo PCBA è fissato al dissipatore di calore con viti.

I fogli isolanti in silicone vengono incollati nelle posizioni corrispondenti al dissipatore di calore quando il modulo PCBA viene estratto.

Sul lato del modulo PCBA è fornito un foglio isolante in Mylar.

Il foglio isolante di Mylar viene rimosso, con fori tagliati nelle posizioni corrispondenti ai dispositivi di alimentazione e vengono forniti cuscinetti termici per condurre il calore.

Tre pad termici corrispondono rispettivamente all'interruttore PFC, all'interruttore LLC e al raddrizzatore sincrono.

Sul modulo PCBA è coperto anche un dissipatore di calore in lega di alluminio e i dispositivi di alimentazione sono fissati con viti.

Il dissipatore di calore coperto sul modulo PCBA viene rimosso mediante dissaldatura.

Il ponte raddrizzatore, il diodo raddrizzatore PFC e l'interruttore termico sono fissati sul dissipatore di calore.

Panoramica della parte anteriore del modulo PCBA: il lato sinistro è dotato di presa di ingresso alimentazione, fusibile, condensatore Y, varistore, induttore di modo comune e condensatore di sicurezza X2. La posizione centrale è dotata di un induttore boost PFC e di un condensatore di filtro ad alta tensione. Il lato destro è dotato di condensatore risonante LLC, induttore risonante, trasformatore, condensatore di filtro e induttore di filtro.

Sul retro del modulo PCBA è presente un controller PFC+LLC 2 in 1. L'interruttore PFC si trova in basso a sinistra, l'interruttore LLC è sopra il chip di controllo principale, il fotoaccoppiatore di feedback è sulla destra e il controller del raddrizzatore sincrono e due raddrizzatori sincroni sono in basso. L'intera scheda è rivestita con rivestimento conforme per protezione.

Il terminale di ingresso CA è collegato con un connettore.

Il chip di controllo principale dell'alimentatore adotta Mornsun Semiconductor HR1211, un PFC multimodale e un controller 2 in 1 LLC in modalità corrente. Integra funzioni che richiedono 2-3 chip nelle soluzioni tradizionali in un unico chip. Il controller PFC supporta le modalità operative CCM e DCM.

HR1211 adotta un nucleo di controllo digitale, supporta l'avvio ad alta tensione e la scarica intelligente dei condensatori X. Lo stadio PFC supporta una frequenza operativa massima di 250 KHz. Lo stadio LLC è dotato di un driver a semiponte da 600 V con diodo bootstrap integrato, che funziona a una frequenza fino a 500 KHz. Supporta funzioni di protezione complete ed è confezionato in SOIC-20.

L'induttore boost PFC è avvolto con un anello magnetico e sul fondo è previsto un foglio di bachelite per l'isolamento.

Due resistori da 70 mΩ sono collegati in parallelo per rilevare la corrente di commutazione.

Il diodo raddrizzatore PFC è collegato in serie con un cordone magnetico.

Il termistore NTC è contrassegnato con 2.5D-11, utilizzato per sopprimere la corrente di carica del condensatore elettrolitico ad alta tensione.

I condensatori ceramici sono collegati in parallelo ai condensatori elettrolitici, con una specifica di 0,01μF 1KV.

L'interruttore LLC è di ZenerTech, modello ZN65C1R200L, un interruttore GaN con struttura Cascode con una tensione di tenuta di 700 V e una tensione di tenuta transitoria di 800 V, resistenza di attivazione di 200 mΩ, supporto di tensione di comando del gate di 20 V. Presenta una bassa carica di gate, semplificando efficacemente il circuito di pilotaggio. Adatto per caricabatterie rapidi, alimentatori per comunicazioni, data center e applicazioni di illuminazione, confezionato in DFN8*8.

Il condensatore risonante è della serie MMKP82, con una specifica di 0,047μF 630V.

L'induttore risonante adotta il nucleo magnetico PQ2020 ed è avvolto con filo litz.

Il trasformatore adotta il nucleo magnetico PQ3525, contrassegnato con il modello di alimentatore R0168.

Il controller del raddrizzatore sincrono è di MPS, modello MP6924A, un controller del raddrizzatore sincrono LLC con funzioni anti-interferenza più potenti e spegnimento rapido, compatibile con le modalità CCM/DCM. MP6924A integra due controller del raddrizzatore sincrono per applicazioni di rettifica delle due bobine secondarie di LLC, adatti per applicazioni di rettifica sincrona del convertitore LLC, confezionato in SOIC-8.

Un condensatore ceramico è collegato tra il terminale di uscita e la terra, con una specifica di 0,01μF 2KV.

I condensatori del filtro di uscita provengono da Sancon (Nantong Sanxin), condensatori a lunga durata della serie RF, con una specifica di 63 V 330 μF, due in parallelo.

L'induttore del filtro è rivestito con guaina termorestringente per l'isolamento.

Un altro condensatore di filtro ha una specifica di 63 V 150 μF.

Primo piano dell'induttore del filtro ad anello magnetico di uscita.

Riepilogo

Attraverso l'analisi, si è scoperto che il modulo di alimentazione GaN da 300 W lanciato da STARWELL utilizza ponti raddrizzatori a foro passante e diodi raddrizzatori fissati sul dissipatore di calore interno. Gli interruttori Patch GaN utilizzano cuscinetti termici per condurre il calore al guscio inferiore in lega di alluminio per la dissipazione del calore, migliorando la capacità di dissipazione del calore. Sul dissipatore di calore interno è installato un interruttore termico per commutare l'alimentazione del controller in caso di surriscaldamento, realizzando una protezione generale dal surriscaldamento.

Questo modulo di alimentazione GaN adotta la soluzione di controllo Mornsun Semiconductor, utilizzando il controller 2 in 1 HR1211 con controller raddrizzatore sincrono MP6924A. L'interruttore PFC adotta l'interruttore GaN ZenerTech ZN65C1R070L, il diodo raddrizzatore PFC adotta il diodo SiC Sanken SDS065J008N3 e l'interruttore LLC adotta l'interruttore GaN ZN65C1R200L. I semiconduttori di terza generazione vengono utilizzati per migliorare l'efficienza di conversione della potenza, ridurre la perdita di potenza e i requisiti di dissipazione del calore.