ผลิตภัณฑ์ใหม่ของเรา - 300W GaN Power Supply

สตาร์เวลล์เป็นองค์กรเทคโนโลยีชั้นสูงที่เชี่ยวชาญด้านแหล่งจ่ายไฟการผลิตที่มุ่งมั่นในการวิจัยและพัฒนาและการผลิตผลิตภัณฑ์แหล่งจ่ายไฟขั้นสูงต่างๆ รวมถึงแหล่งจ่ายไฟ POE, แหล่งจ่ายไฟเพื่อการสื่อสาร, อินเวอร์เตอร์เก็บพลังงาน, อะแดปเตอร์ไฟฟ้า, แหล่งจ่ายไฟควบคุมทางอุตสาหกรรม ฯลฯ เพื่อตอบสนองความต้องการของสาขาต่างๆ การวิเคราะห์วิธีแก้ปัญหาของปัญหานี้นำโมดูลแหล่งจ่ายไฟ GaN ขนาด 300W 48V มาด้วย

โมดูลจ่ายไฟรุ่นนี้คือ R0168 รองรับแรงดันไฟฟ้าอินพุต 100~264Vac โดยมีเอาต์พุต 48V 6.25A และกำลังเอาต์พุต 300W สามารถทำงานได้ในช่วงอุณหภูมิแวดล้อม -10~55℃ แหล่งจ่ายไฟมีการออกแบบแบบโมดูลาร์ พร้อมขั้วต่อที่ขั้วต่อทั้งอินพุตและเอาต์พุต ต่อไปนี้คือการวิเคราะห์โซลูชันของโมดูลจ่ายไฟ GaN 300W นี้ เพื่อดูการออกแบบภายในและวัสดุ

ลักษณะที่ปรากฏของพาวเวอร์ซัพพลาย GaN STARWELL 300W 

โมดูล

โมดูลจ่ายไฟ STARWELL 300W GaN ใช้เปลือกอะลูมิเนียมอัลลอยด์ ด้านหน้าของโมดูล PCBA ติดตั้งแผงระบายความร้อนอะลูมิเนียมอัลลอยด์ โดยมีพื้นที่กลวงออกซึ่งสอดคล้องกับตัวเก็บประจุตัวกรองแรงดันสูงและตัวเหนี่ยวนำเพิ่ม PFC เพื่อลดความหนา

ด้านหลังของโมดูลจ่ายไฟเป็นเปลือกอลูมิเนียมอัลลอยด์

รุ่น: B0168

อินพุต: 100-240V~ 50/60Hz 5.0A สูงสุด

เอาท์พุต: 48V 6.25A

สายไฟเอาต์พุตเชื่อมต่อกันด้วยการบัดกรี โดยมีปลอกท่อหดความร้อนบนข้อต่อบัดกรีเพื่อเป็นฉนวน

ภาพระยะใกล้ของขั้วต่อเอาต์พุต: สายสีแดงคือขั้วบวก และปลอกหุ้มทำเครื่องหมายไว้สำหรับเอาต์พุต 48V

ความยาวของโมดูลจ่ายไฟที่วัดด้วยเวอร์เนียร์คาลิเปอร์คือประมาณ 127.1 มม.

ความกว้างของโมดูลจ่ายไฟประมาณ 76.4 มม.

ความหนาของโมดูลจ่ายไฟประมาณ 40.4 มม.

การรับรู้ขนาดที่ใช้งานง่ายของโมดูลแหล่งจ่ายไฟที่ถืออยู่ในมือ ด้วยการใช้อุปกรณ์จ่ายไฟ GaN ความหนาแน่นของพลังงานจึงได้รับการปรับปรุงอย่างมาก และปริมาณของกำลังเอาต์พุต 300W ลดลงอย่างมาก ซึ่งช่วยประหยัดพื้นที่

น้ำหนักที่วัดได้ของโมดูลจ่ายไฟอยู่ที่ประมาณ 441 กรัม

การวิเคราะห์แหล่งจ่ายไฟ GaN STARWELL 300W

โมดูล

โมดูล PCBA ถูกยึดเข้ากับแผงระบายความร้อนด้วยสกรู

แผ่นซิลิโคนฉนวนจะถูกติดไว้ที่ตำแหน่งที่สอดคล้องกับแผงระบายความร้อนเมื่อนำโมดูล PCBA ออกมา

มีแผ่นฉนวน Mylar อยู่ที่ด้านข้างของโมดูล PCBA

แผ่นฉนวน Mylar จะถูกถอดออก โดยเจาะรูที่ตำแหน่งที่สอดคล้องกับอุปกรณ์ไฟฟ้า และมีแผ่นระบายความร้อนเพื่อนำความร้อน

แผ่นความร้อนสามแผ่นสอดคล้องกับสวิตช์ PFC, สวิตช์ LLC และวงจรเรียงกระแสแบบซิงโครนัสตามลำดับ

แผงระบายความร้อนอะลูมิเนียมอัลลอยด์ยังปิดอยู่บนโมดูล PCBA และอุปกรณ์ไฟฟ้าจะยึดด้วยสกรู

แผงระบายความร้อนที่หุ้มอยู่บนโมดูล PCBA จะถูกถอดออกโดยการถอดบัดกรี

สะพานวงจรเรียงกระแส ไดโอดเรียงกระแส PFC และสวิตช์ระบายความร้อนได้รับการแก้ไขบนแผงระบายความร้อน

ภาพรวมด้านหน้าของโมดูล PCBA: ด้านซ้ายมีช่องเสียบไฟเข้า ฟิวส์ ตัวเก็บประจุ Y วาริสเตอร์ ตัวเหนี่ยวนำโหมดร่วม และตัวเก็บประจุ X2 นิรภัย ตำแหน่งตรงกลางมีตัวเหนี่ยวนำบูสต์ PFC และตัวเก็บประจุตัวกรองแรงดันสูง ด้านขวามีตัวเก็บประจุเรโซแนนซ์ LLC ตัวเหนี่ยวนำเรโซแนนซ์ หม้อแปลง ตัวเก็บประจุตัวกรอง และตัวเหนี่ยวนำตัวกรอง

ที่ด้านหลังของโมดูล PCBA มีตัวควบคุม PFC+LLC แบบ 2-in-1 สวิตช์ PFC อยู่ที่ด้านซ้ายล่าง สวิตช์ LLC อยู่เหนือชิปควบคุมหลัก ออปโตคัปเปลอร์ป้อนกลับอยู่ทางด้านขวา และตัวควบคุมวงจรเรียงกระแสแบบซิงโครนัสและวงจรเรียงกระแสแบบซิงโครนัสสองตัวอยู่ที่ด้านล่าง กระดานทั้งหมดเคลือบด้วยสารเคลือบคอนฟอร์เมอร์เพื่อการป้องกัน

ขั้วต่ออินพุต AC เชื่อมต่ออยู่ด้วยขั้วต่อ

ชิปควบคุมหลักของแหล่งจ่ายไฟใช้ Mornsun Semiconductor HR1211 ซึ่งเป็นตัวควบคุม PFC แบบหลายโหมดและโหมดปัจจุบัน LLC 2-in-1 โดยรวมฟังก์ชันที่ต้องใช้ชิป 2-3 ตัวในโซลูชันแบบเดิมไว้ในชิปตัวเดียว ตัวควบคุม PFC รองรับโหมดการทำงาน CCM และ DCM

HR1211 ใช้แกนควบคุมแบบดิจิทัล รองรับการเริ่มต้นระบบไฟฟ้าแรงสูงและการคายประจุตัวเก็บประจุ X อัจฉริยะ เวที PFC รองรับความถี่การทำงานสูงสุด 250KHz เวที LLC มีไดรเวอร์ฮาล์ฟบริดจ์ 600V ในตัวพร้อมไดโอดบูทสแตรปในตัว ซึ่งทำงานที่ความถี่สูงถึง 500KHz รองรับฟังก์ชันการป้องกันที่ครอบคลุมและบรรจุอยู่ใน SOIC-20

ตัวเหนี่ยวนำบูสต์ PFC นั้นพันด้วยวงแหวนแม่เหล็ก และมีแผ่นเบกาไลท์ด้านล่างเพื่อเป็นฉนวน

ตัวต้านทาน 70mΩ สองตัวเชื่อมต่อแบบขนานเพื่อตรวจจับกระแสสวิตช์

ไดโอดเรียงกระแส PFC เชื่อมต่อแบบอนุกรมด้วยเม็ดแม่เหล็ก

เทอร์มิสเตอร์ NTC มีเครื่องหมาย 2.5D-11 ซึ่งใช้เพื่อลดกระแสการชาร์จของตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าแรงสูง

ตัวเก็บประจุแบบเซรามิกเชื่อมต่อแบบขนานกับตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า โดยมีข้อกำหนด 0.01μF 1KV

สวิตช์ LLC มาจาก ZenerTech รุ่น ZN65C1R200L ซึ่งเป็นสวิตช์ GaN ที่มีโครงสร้าง Cascode ที่มีแรงดันไฟฟ้าทน 700V และแรงดันไฟฟ้าทนชั่วคราวที่ 800V ความต้านทานออน 200mΩ รองรับแรงดันไฟฟ้าเกตไดรฟ์ที่ 20V มีประจุเกตต่ำ ช่วยลดความซับซ้อนของวงจรไดรฟ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ เหมาะสำหรับเครื่องชาร์จแบบเร็ว อุปกรณ์จ่ายไฟเพื่อการสื่อสาร ศูนย์ข้อมูล และการใช้งานระบบแสงสว่าง บรรจุใน DFN8*8

ตัวเก็บประจุแบบเรโซแนนซ์เป็นของซีรีส์ MMKP82 โดยมีข้อกำหนด 0.047μF 630V

ตัวเหนี่ยวนำเรโซแนนซ์ใช้แกนแม่เหล็ก PQ2020 และพันด้วยลวดลิทซ์

หม้อแปลงไฟฟ้าใช้แกนแม่เหล็ก PQ3525 ซึ่งมีเครื่องหมายแหล่งจ่ายไฟรุ่น R0168

ตัวควบคุมวงจรเรียงกระแสแบบซิงโครนัสมาจาก MPS รุ่น MP6924A ซึ่งเป็นตัวควบคุมวงจรเรียงกระแสแบบซิงโครนัส LLC ที่มีฟังก์ชันป้องกันการรบกวนที่แข็งแกร่งและการปิดเครื่องที่รวดเร็ว เข้ากันได้กับโหมด CCM/DCM MP6924A รวมตัวควบคุมวงจรเรียงกระแสแบบซิงโครนัสสองตัวสำหรับแอปพลิเคชันการแก้ไขของคอยล์ทุติยภูมิสองตัวของ LLC เหมาะสำหรับแอปพลิเคชันการแก้ไขแบบซิงโครนัสของคอนเวอร์เตอร์ LLC ที่บรรจุใน SOIC-8

ตัวเก็บประจุแบบเซรามิกเชื่อมต่อระหว่างขั้วเอาต์พุตและกราวด์ โดยมีข้อกำหนด 0.01μF 2KV

ตัวเก็บประจุตัวกรองเอาต์พุตมาจาก Sancon (Nantong Sanxin) ตัวเก็บประจุอายุการใช้งานยาวนานของซีรีย์ RF โดยมีข้อกำหนด 63V 330μF สองแบบขนาน

ตัวเหนี่ยวนำตัวกรองมีปลอกหุ้มด้วยท่อหดความร้อนเพื่อเป็นฉนวน

ตัวเก็บประจุกรองอีกตัวมีสเปค 63V 150μF

ภาพระยะใกล้ของตัวเหนี่ยวนำตัวกรองวงแหวนแม่เหล็กเอาต์พุต

สรุป

จากการวิเคราะห์ พบว่าโมดูลจ่ายไฟ 300W GaN ที่ STARWELL เปิดตัวนั้นใช้บริดจ์ตัวเรียงกระแสแบบรูทะลุและไดโอดตัวเรียงกระแสที่ติดอยู่กับแผงระบายความร้อนภายใน สวิตช์ Patch GaN ใช้แผ่นระบายความร้อนเพื่อนำความร้อนไปยังเปลือกอลูมิเนียมอัลลอยด์ด้านล่างเพื่อกระจายความร้อน ช่วยเพิ่มความสามารถในการกระจายความร้อน มีการติดตั้งสวิตช์ระบายความร้อนบนแผงระบายความร้อนภายในเพื่อสลับแหล่งจ่ายไฟของตัวควบคุมในกรณีที่เกิดความร้อนสูงเกินไป ทำให้เกิดการป้องกันความร้อนสูงเกินไปโดยรวม

โมดูลจ่ายไฟ GaN นี้ใช้โซลูชันการควบคุมของ Mornsun Semiconductor โดยใช้ตัวควบคุม HR1211 2-in-1 พร้อมด้วยตัวควบคุมวงจรเรียงกระแสแบบซิงโครนัส MP6924A สวิตช์ PFC ใช้สวิตช์ GaN ของ ZenerTech ZN65C1R070L, ไดโอดเรียงกระแส PFC ใช้ไดโอด Sanken SDS065J008N3 SiC และสวิตช์ LLC ใช้สวิตช์ GaN ZN65C1R200L เซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สามถูกนำมาใช้เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการแปลงพลังงาน ลดการสูญเสียพลังงาน และข้อกำหนดการกระจายความร้อน