Notre nouveau produit : alimentation GaN 300 W

Puits d'étoilesest une entreprise de haute technologie spécialisée dansalimentationFabrication, engagée dans la R&D et la production de divers produits d'alimentation avancés, notamment des alimentations POE, des alimentations de communication, des onduleurs de stockage d'énergie, des adaptateurs secteur, des alimentations de contrôle industriel, etc., pour répondre aux besoins de différents domaines. L'analyse de la solution de ce problème apporte un module d'alimentation GaN 300 W 48 V.

Le modèle de ce module d'alimentation est R0168, prenant en charge une tension d'entrée de 100 ~ 264 Vac, avec une sortie de 48 V 6,25 A et une puissance de sortie de 300 W. Il peut fonctionner dans une plage de température ambiante de -10 à 55 ℃. L'alimentation présente une conception modulaire, avec des connecteurs fournis aux bornes d'entrée et de sortie. Ce qui suit est une analyse de la solution de ce module d'alimentation GaN 300 W, pour examiner sa conception interne et ses matériaux.

Apparition de l'alimentation GaN STARWELL 300W 

Module

Le module d'alimentation STARWELL 300W GaN adopte une coque en alliage d'aluminium. L'avant du module PCBA est équipé d'un dissipateur thermique en alliage d'aluminium, avec des zones évidées correspondant aux condensateurs de filtre haute tension et à l'inducteur boost PFC pour réduire l'épaisseur.

L'arrière du module d'alimentation est une coque en alliage d'aluminium.

Modèle : B0168

Entrée : 100-240 V~ 50/60 Hz 5,0 A maximum.

Sortie : 48 V 6,25 A.

Les fils de sortie sont connectés par soudure, avec une gaine thermorétractable gainée sur les joints de soudure pour l'isolation.

Gros plan sur le connecteur de sortie : le fil rouge est le pôle positif et le manchon est marqué pour la sortie 48 V.

La longueur du module d'alimentation mesurée avec un pied à coulisse est d'environ 127,1 mm.

La largeur du module d'alimentation est d'environ 76,4 mm.

L'épaisseur du module d'alimentation est d'environ 40,4 mm.

Perception intuitive de la taille du module d'alimentation tenu en main. Grâce à l'utilisation de dispositifs d'alimentation GaN, la densité de puissance est considérablement améliorée et le volume de puissance de sortie de 300 W est considérablement réduit, économisant ainsi de l'espace.

Le poids mesuré du module d'alimentation est d'environ 441 g.

Analyse de l'alimentation GaN STARWELL 300 W

Module

Le module PCBA est fixé au dissipateur thermique avec des vis.

Des feuilles de silicone isolantes sont collées aux positions correspondant au dissipateur thermique lorsque le module PCBA est retiré.

Une feuille isolante Mylar est fournie sur le côté du module PCBA.

La feuille isolante de Mylar est retirée, avec des trous découpés aux positions correspondant aux dispositifs électriques, et des coussinets thermiques sont fournis pour conduire la chaleur.

Trois coussinets thermiques correspondent respectivement au commutateur PFC, au commutateur LLC et au redresseur synchrone.

Un dissipateur thermique en alliage d'aluminium est également recouvert sur le module PCBA et les dispositifs d'alimentation sont fixés avec des vis.

Le dissipateur thermique recouvert du module PCBA est retiré par dessoudage.

Le pont redresseur, la diode redresseur PFC et l'interrupteur thermique sont fixés sur le dissipateur thermique.

Vue d'ensemble de la face avant du module PCBA : le côté gauche est équipé d'une prise d'entrée d'alimentation, d'un fusible, d'un condensateur Y, d'une varistance, d'une inductance de mode commun et d'un condensateur de sécurité X2. La position médiane est équipée d'un inducteur boost PFC et d'un condensateur de filtre haute tension. Le côté droit est équipé d'un condensateur résonant LLC, d'un inducteur résonant, d'un transformateur, d'un condensateur de filtre et d'un inducteur de filtre.

À l'arrière du module PCBA se trouve un contrôleur PFC+LLC 2-en-1. Le commutateur PFC est situé en bas à gauche, le commutateur LLC est au-dessus de la puce de commande principale, l'optocoupleur de rétroaction est à droite et le contrôleur de redresseur synchrone et deux redresseurs synchrones sont en bas. L’ensemble du panneau est recouvert d’un revêtement conforme pour la protection.

La borne d'entrée CA est connectée à un connecteur.

La puce de contrôle principale de l'alimentation adopte Mornsun Semiconductor HR1211, un contrôleur 2-en-1 PFC multimode et LLC en mode courant. Il intègre des fonctions qui nécessitent 2 à 3 puces dans les solutions traditionnelles en une seule puce. Le contrôleur PFC prend en charge les modes de fonctionnement CCM et DCM.

HR1211 adopte un noyau de contrôle numérique, prend en charge le démarrage haute tension et la décharge intelligente du condensateur X. L'étage PFC prend en charge une fréquence de fonctionnement maximale de 250 KHz. L'étage LLC dispose d'un pilote demi-pont 600 V intégré avec diode bootstrap intégrée, fonctionnant à une fréquence allant jusqu'à 500 KHz. Il prend en charge des fonctions de protection complètes et est conditionné dans SOIC-20.

L'inducteur élévateur PFC est enroulé avec un anneau magnétique et une feuille de bakélite est fournie en bas pour l'isolation.

Deux résistances de 70 mΩ sont connectées en parallèle pour détecter le courant de commutation.

La diode de redressement PFC est connectée en série avec une perle magnétique.

La thermistance NTC est marquée 2.5D-11 et est utilisée pour supprimer le courant de charge du condensateur électrolytique haute tension.

Les condensateurs céramiques sont connectés en parallèle avec des condensateurs électrolytiques, avec une spécification de 0,01 μF 1KV.

Le commutateur LLC provient de ZenerTech, modèle ZN65C1R200L, un commutateur GaN à structure Cascode avec une tension de tenue de 700 V et une tension de tenue transitoire de 800 V, une résistance à l'état passant de 200 mΩ, une prise en charge de la tension de commande de grille de 20 V. Il présente une faible charge de grille, simplifiant efficacement le circuit de commande. Convient aux chargeurs rapides, aux alimentations de communication, aux centres de données et aux applications d'éclairage, conditionnés en DFN8*8.

Le condensateur résonant est de la série MMKP82, avec une spécification de 0,047 μF 630 V.

L'inducteur résonant adopte un noyau magnétique PQ2020 et est enroulé avec du fil de Litz.

Le transformateur adopte un noyau magnétique PQ3525, marqué du modèle d'alimentation R0168.

Le contrôleur de redresseur synchrone provient de MPS, modèle MP6924A, un contrôleur de redresseur synchrone LLC avec des fonctions anti-interférences et d'arrêt rapide plus puissantes, compatible avec les modes CCM/DCM. Le MP6924A intègre deux contrôleurs de redressement synchrone pour les applications de rectification des deux bobines secondaires de LLC, adaptés aux applications de rectification synchrone de convertisseur LLC, conditionnés dans SOIC-8.

Un condensateur céramique est connecté entre la borne de sortie et la masse, avec une spécification de 0,01 μF 2KV.

Les condensateurs de filtre de sortie proviennent de Sancon (Nantong Sanxin), des condensateurs longue durée de la série RF, avec une spécification de 63 V 330 μF, deux en parallèle.

L'inducteur du filtre est gainé d'une gaine thermorétractable pour l'isolation.

Un autre condensateur de filtre a une spécification de 63 V 150 μF.

Gros plan de l'inducteur de filtre à anneau magnétique de sortie.

Résumé

Grâce à l'analyse, il s'avère que le module d'alimentation GaN 300 W lancé par STARWELL utilise des ponts redresseurs traversants et des diodes redresseurs fixées sur le dissipateur thermique interne. Les commutateurs Patch GaN utilisent des coussinets thermiques pour conduire la chaleur vers la coque inférieure en alliage d'aluminium pour la dissipation thermique, améliorant ainsi la capacité de dissipation thermique. Un interrupteur thermique est installé sur le dissipateur thermique interne pour commuter l'alimentation du contrôleur en cas de surchauffe, réalisant ainsi une protection globale contre la surchauffe.

Ce module d'alimentation GaN adopte la solution de contrôle Mornsun Semiconductor, utilisant le contrôleur HR1211 2-en-1 avec le contrôleur redresseur synchrone MP6924A. Le commutateur PFC adopte le commutateur GaN ZenerTech ZN65C1R070L, la diode de redressement PFC adopte la diode SiC Sanken SDS065J008N3 et le commutateur LLC adopte le commutateur GaN ZN65C1R200L. Les semi-conducteurs de troisième génération sont utilisés pour améliorer l'efficacité de la conversion de puissance, réduire les pertes de puissance et les exigences de dissipation thermique.