Unser neues Produkt – 300-W-GaN-Netzteil

STARWELList ein High-Tech-Unternehmen, das sich auf Folgendes spezialisiert hatStromversorgungFertigung, die sich der Forschung und Entwicklung sowie der Produktion verschiedener fortschrittlicher Stromversorgungsprodukte widmet, darunter POE-Stromversorgungen, Kommunikations-Stromversorgungen, Energiespeicher-Wechselrichter, Netzteile, industrielle Steuerstromversorgungen usw., um den Anforderungen verschiedener Bereiche gerecht zu werden. Die Lösungsanalyse dieser Ausgabe bringt ein 300-W-48-V-GaN-Stromversorgungsmodul.

Das Modell dieses Stromversorgungsmoduls ist R0168 und unterstützt eine Eingangsspannung von 100–264 VAC, mit einem Ausgang von 48 V, 6,25 A und einer Ausgangsleistung von 300 W. Es kann in einem Umgebungstemperaturbereich von -10 bis 55 °C betrieben werden. Das Netzteil ist modular aufgebaut und verfügt sowohl an den Eingangs- als auch an den Ausgangsklemmen über Anschlüsse. Im Folgenden finden Sie eine Lösungsanalyse dieses 300-W-GaN-Stromversorgungsmoduls, um einen Blick auf sein internes Design und seine Materialien zu werfen.

Aussehen des STARWELL 300-W-GaN-Netzteils 

Modul

Das STARWELL 300-W-GaN-Stromversorgungsmodul verfügt über ein Gehäuse aus einer Aluminiumlegierung. Die Vorderseite des PCBA-Moduls ist mit einem Kühlkörper aus Aluminiumlegierung ausgestattet, mit ausgehöhlten Bereichen, die den Hochspannungsfilterkondensatoren und der PFC-Boost-Induktivität entsprechen, um die Dicke zu reduzieren.

Die Rückseite des Netzteilmoduls besteht aus einer Hülle aus Aluminiumlegierung.

Modell: B0168

Eingang: 100–240 V ~ 50/60 Hz, 5,0 A max

Ausgang: 48V 6,25A

Die Ausgangsdrähte werden durch Löten verbunden, wobei die Lötstellen zur Isolierung mit Schrumpfschläuchen ummantelt sind.

Nahaufnahme des Ausgangssteckers: Das rote Kabel ist der Pluspol und die Hülse ist für den 48-V-Ausgang markiert.

Die mit einem Messschieber gemessene Länge des Stromversorgungsmoduls beträgt ca. 127,1 mm.

Die Breite des Netzteilmoduls beträgt ca. 76,4 mm.

Die Dicke des Netzteilmoduls beträgt ca. 40,4 mm.

Intuitive Größenwahrnehmung des in der Hand gehaltenen Netzteilmoduls. Durch den Einsatz von GaN-Leistungsbauelementen wird die Leistungsdichte erheblich verbessert und das Volumen der 300-W-Ausgangsleistung deutlich reduziert, wodurch Platz gespart wird.

Das gemessene Gewicht des Netzteilmoduls beträgt ca. 441g.

Analyse des STARWELL 300W GaN-Netzteils

Modul

Das PCBA-Modul wird mit Schrauben am Kühlkörper befestigt.

Beim Herausnehmen des PCBA-Moduls werden isolierende Silikonfolien an den Stellen aufgeklebt, die dem Kühlkörper entsprechen.

An der Seite des PCBA-Moduls befindet sich eine isolierende Mylar-Folie.

Die isolierende Mylar-Folie wird entfernt, Löcher werden an den Stellen geschnitten, die den Stromversorgungsgeräten entsprechen, und Wärmeleitpads werden zur Wärmeleitung bereitgestellt.

Drei Wärmeleitpads entsprechen jeweils dem PFC-Schalter, dem LLC-Schalter und dem Synchrongleichrichter.

Auf dem PCBA-Modul ist außerdem ein Kühlkörper aus Aluminiumlegierung abgedeckt, und die Leistungsgeräte werden mit Schrauben befestigt.

Der auf dem PCBA-Modul abgedeckte Kühlkörper wird durch Entlöten entfernt.

Die Gleichrichterbrücke, die PFC-Gleichrichterdiode und der Thermoschalter sind am Kühlkörper befestigt.

Übersicht über die Vorderseite des PCBA-Moduls: Die linke Seite ist mit einer Stromeingangsbuchse, einer Sicherung, einem Y-Kondensator, einem Varistor, einer Gleichtaktinduktivität und einem Sicherheits-X2-Kondensator ausgestattet. Die mittlere Position ist mit einer PFC-Boost-Induktivität und einem Hochspannungsfilterkondensator ausgestattet. Die rechte Seite ist mit einem LLC-Resonanzkondensator, einer Resonanzinduktivität, einem Transformator, einem Filterkondensator und einer Filterinduktivität ausgestattet.

Auf der Rückseite des PCBA-Moduls befindet sich ein 2-in-1-PFC+LLC-Controller. Der PFC-Schalter befindet sich unten links, der LLC-Schalter befindet sich über dem Hauptsteuerchip, der Rückkopplungs-Optokoppler befindet sich rechts und der Synchrongleichrichter-Controller und zwei Synchrongleichrichter befinden sich unten. Die gesamte Platine ist zum Schutz mit einer Schutzbeschichtung versehen.

Der AC-Eingangsanschluss ist mit einem Stecker verbunden.

Der Hauptsteuerchip des Netzteils verwendet Mornsun Semiconductor HR1211, einen 2-in-1-Controller mit Multimodus-PFC und Strommodus-LLC. Es integriert Funktionen, die in herkömmlichen Lösungen 2-3 Chips erfordern, in einem Chip. Der PFC-Controller unterstützt die Betriebsarten CCM und DCM.

HR1211 verfügt über einen digitalen Steuerkern, unterstützt Hochspannungsstart und intelligente X-Kondensatorentladung. Die PFC-Stufe unterstützt eine maximale Betriebsfrequenz von 250 kHz. Die LLC-Stufe verfügt über einen eingebauten 600-V-Halbbrückentreiber mit integrierter Bootstrap-Diode, der mit einer Frequenz von bis zu 500 kHz arbeitet. Es unterstützt umfassende Schutzfunktionen und ist in SOIC-20 verpackt.

Der PFC-Boost-Induktor ist mit einem Magnetring umwickelt und an der Unterseite befindet sich zur Isolierung eine Bakelitplatte.

Zur Erkennung des Schaltstroms sind zwei 70-mΩ-Widerstände parallel geschaltet.

Die PFC-Gleichrichterdiode ist mit einer Magnetperle in Reihe geschaltet.

Der NTC-Thermistor ist mit 2,5D-11 gekennzeichnet und dient zur Unterdrückung des Ladestroms des Hochspannungs-Elektrolytkondensators.

Keramikkondensatoren werden parallel zu Elektrolytkondensatoren geschaltet, mit einer Spezifikation von 0,01 μF 1 kV.

Der LLC-Schalter stammt von ZenerTech, Modell ZN65C1R200L, ein GaN-Schalter mit Kaskodenstruktur mit einer Spannungsfestigkeit von 700 V und einer Spannungsfestigkeit von 800 V, einem Einschaltwiderstand von 200 mΩ und einer Gate-Treiberspannungsunterstützung von 20 V. Es zeichnet sich durch eine niedrige Gate-Ladung aus, wodurch die Ansteuerschaltung effektiv vereinfacht wird. Geeignet für Schnellladegeräte, Kommunikationsnetzteile, Rechenzentren und Beleuchtungsanwendungen, verpackt in DFN8*8.

Der Resonanzkondensator gehört zur MMKP82-Serie und hat eine Spezifikation von 0,047 μF bei 630 V.

Der Resonanzinduktor verfügt über einen PQ2020-Magnetkern und ist mit Litzendraht umwickelt.

Der Transformator verfügt über einen PQ3525-Magnetkern, der mit dem Netzteilmodell R0168 gekennzeichnet ist.

Der Synchrongleichrichter-Controller stammt von MPS, Modell MP6924A, ein LLC-Synchrongleichrichter-Controller mit stärkerer Entstörungs- und Schnellabschaltfunktion, kompatibel mit CCM/DCM-Modi. MP6924A integriert zwei Synchrongleichrichter-Controller für Gleichrichteranwendungen der beiden Sekundärspulen von LLC, geeignet für LLC-Konverter-Synchrongleichrichteranwendungen, verpackt in SOIC-8.

Zwischen dem Ausgangsanschluss und Masse ist ein Keramikkondensator mit einer Spezifikation von 0,01 μF 2 kV angeschlossen.

Die Ausgangsfilterkondensatoren stammen von Sancon (Nantong Sanxin), langlebige Kondensatoren der RF-Serie mit einer Spezifikation von 63 V, 330 μF, zwei parallel geschaltet.

Der Filterinduktor ist zur Isolierung mit einem Schrumpfschlauch ummantelt.

Ein weiterer Filterkondensator hat eine Spezifikation von 63 V 150 μF.

Nahaufnahme der Ausgangsmagnetringfilterinduktivität.

Zusammenfassung

Durch eine Analyse wurde festgestellt, dass das von STARWELL eingeführte 300-W-GaN-Stromversorgungsmodul Durchgangsgleichrichterbrücken und Gleichrichterdioden verwendet, die auf dem internen Kühlkörper befestigt sind. Patch-GaN-Schalter verwenden Wärmeleitpads, um die Wärme zur Wärmeableitung an die untere Aluminiumlegierungsschale zu leiten und so die Wärmeableitungskapazität zu verbessern. Auf dem internen Kühlkörper ist ein Thermoschalter installiert, der im Falle einer Überhitzung die Stromversorgung des Controllers umschaltet und so einen umfassenden Überhitzungsschutz gewährleistet.

Dieses GaN-Stromversorgungsmodul nutzt die Steuerungslösung von Mornsun Semiconductor und verwendet den 2-in-1-Controller HR1211 mit dem Synchrongleichrichter-Controller MP6924A. Der PFC-Schalter verwendet den GaN-Schalter ZN65C1R070L von ZenerTech, die PFC-Gleichrichterdiode verwendet die SiC-Diode SDS065J008N3 von Sanken und der LLC-Schalter verwendet den GaN-Schalter ZN65C1R200L. Die Halbleiter der dritten Generation werden verwendet, um die Effizienz der Stromumwandlung zu verbessern, Leistungsverluste und Wärmeableitungsanforderungen zu reduzieren.