منتجنا الجديد - مصدر طاقة GaN بقدرة 300 واط

ستارويلهي مؤسسة التكنولوجيا الفائقة المتخصصة فيمزود الطاقةالتصنيع ، ملتزم بالبحث والتطوير وإنتاج العديد من منتجات إمدادات الطاقة المتقدمة ، بما في ذلك إمدادات الطاقة POE ، وإمدادات طاقة الاتصالات ، ومحولات تخزين الطاقة ، ومحولات الطاقة ، وإمدادات طاقة التحكم الصناعي ، وما إلى ذلك ، لتلبية احتياجات المجالات المختلفة. يقدم تحليل حل هذه المشكلة وحدة إمداد طاقة بقدرة 300 وات و48 فولت GaN.

نموذج وحدة إمداد الطاقة هذه هو R0168، يدعم جهد الإدخال من 100 إلى 264 فولت تيار متردد، مع خرج 48 فولت 6.25 أمبير وطاقة خرج 300 وات. يمكن أن تعمل في نطاق درجة الحرارة المحيطة من -10 إلى 55 درجة مئوية. يتميز مصدر الطاقة بتصميم معياري، مع موصلات متوفرة في كل من أطراف الإدخال والإخراج. فيما يلي تحليل للحلول لوحدة إمداد الطاقة GaN بقدرة 300 وات، لإلقاء نظرة على تصميمها الداخلي وموادها.

ظهور مصدر الطاقة STARWELL 300W GaN 

الوحدة النمطية

تتبنى وحدة إمداد الطاقة STARWELL 300W GaN غلافًا من سبائك الألومنيوم. تم تجهيز الجزء الأمامي من وحدة PCBA بمشتت حراري من سبائك الألومنيوم، مع مناطق مجوفة تتوافق مع مكثفات المرشح عالية الجهد ومحث تعزيز PFC لتقليل السُمك.

الجزء الخلفي من وحدة إمداد الطاقة عبارة عن غلاف من سبائك الألومنيوم.

الموديل: B0168

الإدخال: 100-240 فولت ~ 50/60 هرتز 5.0 أمبير كحد أقصى

الإخراج: 48 فولت 6.25 أمبير

يتم توصيل أسلاك الإخراج عن طريق اللحام، مع أنابيب تقلص الحرارة بأكمام على وصلات اللحام للعزل.

صورة مقربة لموصل الإخراج: السلك الأحمر هو القطب الموجب، والكم مُعلم بإخراج 48 فولت.

يبلغ طول وحدة إمداد الطاقة المقاسة بفرجار رنيه حوالي 127.1 ملم.

يبلغ عرض وحدة إمداد الطاقة حوالي 76.4 ملم.

يبلغ سمك وحدة إمداد الطاقة حوالي 40.4 ملم.

إدراك حجم بديهي لوحدة إمداد الطاقة في متناول اليد. بفضل استخدام أجهزة الطاقة GaN، تم تحسين كثافة الطاقة بشكل كبير، وتم تقليل حجم طاقة الإخراج 300 واط بشكل كبير، مما يوفر المساحة.

يبلغ الوزن المقاس لوحدة إمداد الطاقة حوالي 441 جرامًا.

تحليل مصدر الطاقة STARWELL 300W GaN

الوحدة النمطية

يتم تثبيت وحدة PCBA على المشتت الحراري بمسامير.

يتم لصق صفائح السيليكون العازلة في المواضع المقابلة للمشتت الحراري عند إخراج وحدة PCBA.

يتم توفير ورقة مايلر عازلة على جانب وحدة PCBA.

تتم إزالة ورقة مايلر العازلة، مع قطع الثقوب في المواضع المقابلة لأجهزة الطاقة، ويتم توفير منصات حرارية لتوصيل الحرارة.

ثلاث وسادات حرارية تتوافق مع مفتاح PFC، ومفتاح LLC، والمقوم المتزامن على التوالي.

يتم أيضًا تغطية المشتت الحراري المصنوع من سبائك الألومنيوم على وحدة PCBA، ويتم تثبيت أجهزة الطاقة بمسامير.

تتم إزالة المشتت الحراري المغطى بوحدة PCBA عن طريق إزالة اللحام.

يتم تثبيت جسر المقوم، والصمام الثنائي المقوم PFC، والمفتاح الحراري على المشتت الحراري.

نظرة عامة على الجزء الأمامي من وحدة PCBA: تم تجهيز الجانب الأيسر بمقبس إدخال الطاقة، والصمام، ومكثف Y، ومكثف، ومحث الوضع المشترك، ومكثف الأمان X2. تم تجهيز الموضع الأوسط بمحث تعزيز PFC ومكثف مرشح الجهد العالي. الجانب الأيمن مجهز بمكثف رنين LLC، ومحث رنين، ومحول، ومكثف مرشح، ومحث مرشح.

في الجزء الخلفي من وحدة PCBA، توجد وحدة تحكم 2 في 1 PFC+LLC. يقع مفتاح PFC في أسفل اليسار، ومفتاح LLC أعلى شريحة التحكم الرئيسية، ومزود التغذية الراجعة optocoupler على اليمين، ووحدة تحكم المقوم المتزامن ومقومان متزامنان في الأسفل. اللوحة بأكملها مغلفة بطبقة امتثالية للحماية.

يتم توصيل محطة إدخال التيار المتردد بموصل.

تعتمد شريحة التحكم الرئيسية لمصدر الطاقة Mornsun Semiconductor HR1211، وهو جهاز تحكم PFC متعدد الأوضاع ووحدة تحكم LLC 2 في 1 ذات الوضع الحالي. فهو يدمج الوظائف التي تتطلب 2-3 شرائح في الحلول التقليدية في شريحة واحدة. تدعم وحدة التحكم PFC أوضاع التشغيل CCM وDCM.

يعتمد HR1211 قلب التحكم الرقمي، ويدعم بدء التشغيل عالي الجهد وتفريغ مكثف X الذكي. تدعم مرحلة PFC الحد الأقصى لتردد التشغيل وهو 250 كيلو هرتز. تحتوي مرحلة LLC على محرك نصف جسر مدمج بقدرة 600 فولت مع صمام ثنائي مدمج يعمل بتردد يصل إلى 500 كيلو هرتز. وهو يدعم وظائف الحماية الشاملة ويتم تعبئته في SOIC-20.

يتم لف محث تعزيز PFC بحلقة مغناطيسية، ويتم توفير ورقة باكليت في الأسفل للعزل.

يتم توصيل مقاومتين بقدرة 70mΩ على التوازي للكشف عن تيار المفتاح.

يتم توصيل الصمام الثنائي المقوم PFC على التوالي باستخدام حبة مغناطيسية.

الثرمستور NTC يحمل علامة 2.5D-11، ويستخدم لقمع تيار الشحن للمكثف الإلكتروليتي عالي الجهد.

يتم توصيل المكثفات الخزفية على التوازي مع المكثفات الإلكتروليتية، بمواصفات 0.01μF 1KV.

مفتاح LLC هو من ZenerTech، موديل ZN65C1R200L، وهو عبارة عن مفتاح GaN بهيكل Cascode بجهد تحمل 700 فولت وجهد تحمل عابر 800 فولت، ومقاومة 200 متر مكعب، ودعم جهد محرك البوابة 20 فولت. إنه يتميز بشحن بوابة منخفض، مما يبسط دائرة القيادة بشكل فعال. مناسب لأجهزة الشحن السريعة، وإمدادات طاقة الاتصالات، ومراكز البيانات، وتطبيقات الإضاءة، معبأة في DFN8*8.

مكثف الرنين هو من سلسلة MMKP82، بمواصفات 0.047μF 630V.

يعتمد مغو الرنين النواة المغناطيسية PQ2020 ويتم لفه بسلك الليتز.

يعتمد المحول النواة المغناطيسية PQ3525، المميزة بنموذج مصدر الطاقة R0168.

وحدة التحكم بالمقوم المتزامن هي من MPS، موديل MP6924A، وهي وحدة تحكم بالمقوم المتزامن LLC ذات وظائف أقوى ضد التداخل وإيقاف التشغيل السريع، متوافقة مع أوضاع CCM/DCM. يدمج MP6924A وحدتي تحكم متزامنتين لتطبيقات التصحيح للملفين الثانويين لشركة LLC، وهي مناسبة لتطبيقات التصحيح المتزامن لمحول LLC، المعبأة في SOIC-8.

يتم توصيل مكثف سيراميكي بين طرف الخرج والأرضي، بمواصفات 0.01μF 2KV.

مكثفات مرشح الخرج هي من Sancon (Nantong Sanxin)، مكثفات طويلة العمر من سلسلة RF، بمواصفات 63V 330μF، اثنان على التوازي.

يتم تزويد محث المرشح بأنابيب تقلص الحرارة للعزل.

مكثف مرشح آخر لديه مواصفات 63V 150μF.

صورة مقربة لمحث مرشح الحلقة المغناطيسية الناتج.

ملخص

من خلال التحليل، وجد أن وحدة إمداد الطاقة بقدرة 300 واط GaN التي أطلقتها STARWELL تستخدم جسور مقوم عبر الفتحات وثنائيات مقوم مثبتة على المشتت الحراري الداخلي. تستخدم محولات Patch GaN وسادات حرارية لتوصيل الحرارة إلى غلاف سبائك الألومنيوم السفلي لتبديد الحرارة، مما يحسن قدرة تبديد الحرارة. يتم تركيب المفتاح الحراري على المشتت الحراري الداخلي لتبديل مصدر طاقة وحدة التحكم في حالة ارتفاع درجة الحرارة، مما يحقق الحماية الشاملة من الحرارة الزائدة.

تعتمد وحدة إمداد الطاقة GaN حل التحكم في أشباه الموصلات من Mornsun، باستخدام وحدة التحكم HR1211 2 في 1 مع وحدة التحكم بالمقوم المتزامن MP6924A. يعتمد مفتاح PFC على مفتاح ZenerTech ZN65C1R070L GaN، ويعتمد الصمام الثنائي لمقوم PFC على الصمام الثنائي Sanken SDS065J008N3 SiC، ويعتمد مفتاح LLC على مفتاح ZN65C1R200L GaN. يتم استخدام أشباه الموصلات من الجيل الثالث لتحسين كفاءة تحويل الطاقة وتقليل فقدان الطاقة ومتطلبات تبديد الحرارة.