Ons nieuwe product: 300 W GaN-voeding

STARWELLis een hightech onderneming gespecialiseerd invoedingproductie, toegewijd aan de R&D en productie van verschillende geavanceerde stroomvoorzieningsproducten, waaronder POE-voedingen, communicatievoedingen, omvormers voor energieopslag, stroomadapters, industriële besturingsvoedingen, enz., om aan de behoeften van verschillende gebieden te voldoen. De oplossingsanalyse van dit probleem brengt een 300W 48V GaN-voedingsmodule met zich mee.

Het model van deze voedingsmodule is R0168 en ondersteunt een ingangsspanning van 100~264Vac, met een uitgangsvermogen van 48V 6,25A en een uitgangsvermogen van 300W. Het kan werken in een omgevingstemperatuurbereik van -10 ~ 55 ℃. De voeding heeft een modulair ontwerp, met connectoren op zowel de ingangs- als de uitgangsterminals. Het volgende is een oplossingsanalyse van deze 300W GaN-voedingsmodule, om het interne ontwerp en de materialen te bekijken.

Uiterlijk van STARWELL 300W GaN-voeding 

Module

De STARWELL 300W GaN-voedingsmodule heeft een behuizing van aluminiumlegering. De voorkant van de PCBA-module is uitgerust met een koellichaam van een aluminiumlegering, met uitgeholde gebieden die overeenkomen met de hoogspanningsfiltercondensatoren en een PFC-boostinductor om de dikte te verminderen.

De achterkant van de voedingsmodule is een behuizing van aluminiumlegering.

Model: B0168

Ingang: 100-240V~ 50/60Hz 5,0A Max

Uitgang: 48V 6,25A

De uitgangsdraden zijn verbonden door solderen, waarbij krimpkousen op de soldeerverbindingen zijn aangebracht voor isolatie.

Close-up van de uitgangsconnector: de rode draad is de positieve pool en de huls is gemarkeerd voor 48V-uitgang.

De lengte van de voedingsmodule, gemeten met een schuifmaat, bedraagt ​​ongeveer 127,1 mm.

De breedte van de voedingsmodule is ongeveer 76,4 mm.

De dikte van de voedingsmodule is ongeveer 40,4 mm.

Intuïtieve groottewaarneming van de voedingsmodule in de hand. Dankzij het gebruik van GaN-vermogensapparaten wordt de vermogensdichtheid aanzienlijk verbeterd en wordt het volume van het uitgangsvermogen van 300 W aanzienlijk verminderd, waardoor ruimte wordt bespaard.

Het gemeten gewicht van de voedingsmodule is ongeveer 441 g.

Analyse van STARWELL 300W GaN-voeding

Module

De PCBA-module wordt met schroeven aan het koellichaam bevestigd.

Wanneer de PCBA-module wordt verwijderd, worden isolerende siliconenplaten geplakt op posities die overeenkomen met het koellichaam.

Aan de zijkant van de PCBA-module is een isolerende Mylar-plaat aangebracht.

Het isolerende Mylar-vel wordt verwijderd, waarbij gaten worden gesneden op plaatsen die overeenkomen met stroomapparaten, en er worden thermische kussens aangebracht om warmte te geleiden.

Drie thermische pads corresponderen respectievelijk met de PFC-schakelaar, LLC-schakelaar en synchrone gelijkrichter.

Op de PCBA-module is ook een koellichaam van aluminiumlegering afgedekt, en voedingsapparaten worden met schroeven bevestigd.

Het koellichaam dat op de PCBA-module is afgedekt, wordt verwijderd door te desolderen.

De gelijkrichtbrug, de PFC-gelijkrichterdiode en de thermische schakelaar zijn op het koellichaam bevestigd.

Overzicht van de voorkant van de PCBA-module: de linkerkant is uitgerust met een voedingsingang, zekering, Y-condensator, varistor, common-mode-inductor en veiligheids-X2-condensator. De middelste positie is uitgerust met een PFC-boost-inductor en een hoogspanningsfiltercondensator. De rechterkant is uitgerust met een LLC-resonante condensator, een resonante inductor, een transformator, een filtercondensator en een filterinductor.

Aan de achterkant van de PCBA-module bevindt zich een 2-in-1 PFC+LLC-controller. De PFC-schakelaar bevindt zich linksonder, de LLC-schakelaar bevindt zich boven de hoofdbesturingschip, de feedback-optocoupler bevindt zich aan de rechterkant en de synchrone gelijkrichtercontroller en twee synchrone gelijkrichters bevinden zich onderaan. Het hele bord is gecoat met een conforme coating voor bescherming.

De AC-ingangsterminal is verbonden met een connector.

De belangrijkste besturingschip van de voeding maakt gebruik van Mornsun Semiconductor HR1211, een multi-mode PFC en current-mode LLC 2-in-1-controller. Het integreert functies waarvoor bij traditionele oplossingen 2-3 chips nodig zijn, in één chip. De PFC-controller ondersteunt de bedrijfsmodi CCM en DCM.

HR1211 maakt gebruik van een digitale besturingskern, ondersteunt opstarten met hoge spanning en intelligente X-condensatorontlading. De PFC-trap ondersteunt een maximale werkfrequentie van 250 KHz. De LLC-trap heeft een ingebouwde 600V-halfbrugdriver met geïntegreerde bootstrapdiode, die werkt op een frequentie tot 500 kHz. Het ondersteunt uitgebreide beveiligingsfuncties en is verpakt in SOIC-20.

De PFC-boostinductor is omwikkeld met een magnetische ring en aan de onderkant is een bakelietplaat aangebracht voor isolatie.

Twee weerstanden van 70 mΩ zijn parallel geschakeld om de schakelstroom te detecteren.

De PFC-gelijkrichterdiode is in serie geschakeld met een magnetische kraal.

De NTC-thermistor is gemarkeerd met 2.5D-11 en wordt gebruikt om de laadstroom van de elektrolytische hoogspanningscondensator te onderdrukken.

Keramische condensatoren zijn parallel geschakeld met elektrolytische condensatoren, met een specificatie van 0,01 μF 1KV.

De LLC-schakelaar is van ZenerTech, model ZN65C1R200L, een GaN-schakelaar met cascodestructuur met een weerstandsspanning van 700 V en een transiënte weerstandsspanning van 800 V, aan-weerstand van 200 mΩ, ondersteuning voor gate-drive-spanning van 20 V. Het beschikt over een lage poortlading, waardoor het aandrijfcircuit effectief wordt vereenvoudigd. Geschikt voor snelladers, communicatievoedingen, datacenters en verlichtingstoepassingen, verpakt in DFN8*8.

De resonantiecondensator is van de MMKP82-serie, met een specificatie van 0,047 μF 630V.

De resonante inductor maakt gebruik van de magnetische kern PQ2020 en is gewikkeld met litzedraad.

De transformator maakt gebruik van de magnetische kern PQ3525, gemarkeerd met voedingsmodel R0168.

De synchrone gelijkrichtercontroller is van MPS, model MP6924A, een LLC synchrone gelijkrichtercontroller met sterkere anti-interferentie- en snelle uitschakelfuncties, compatibel met CCM/DCM-modi. MP6924A integreert twee synchrone gelijkrichtercontrollers voor gelijkrichttoepassingen van de twee secundaire spoelen van LLC, geschikt voor synchrone gelijkrichttoepassingen van LLC-omzetters, verpakt in SOIC-8.

Een keramische condensator is aangesloten tussen de uitgangsterminal en aarde, met een specificatie van 0,01 μF 2KV.

De uitgangsfiltercondensatoren zijn van Sancon (Nantong Sanxin), condensatoren uit de RF-serie met een lange levensduur, met een specificatie van 63V 330μF, twee parallel.

De filterinductor is voorzien van een krimpkous voor isolatie.

Een andere filtercondensator heeft een specificatie van 63V 150μF.

Close-up van de magnetische uitgangsringfilterinductor.

Samenvatting

Uit analyse is gebleken dat de door STARWELL gelanceerde 300 W GaN-voedingsmodule gebruik maakt van doorlopende gelijkrichtbruggen en gelijkrichterdiodes die op het interne koellichaam zijn bevestigd. Patch GaN-schakelaars gebruiken thermische pads om warmte naar de onderste behuizing van aluminiumlegering te geleiden voor warmteafvoer, waardoor de warmteafvoercapaciteit wordt verbeterd. Op het interne koellichaam is een thermische schakelaar geïnstalleerd om de voeding van de controller te schakelen in geval van oververhitting, waardoor een algemene bescherming tegen oververhitting wordt gerealiseerd.

Deze GaN-voedingsmodule maakt gebruik van de Mornsun Semiconductor-besturingsoplossing, met behulp van de HR1211 2-in-1-controller met MP6924A synchrone gelijkrichtercontroller. De PFC-schakelaar gebruikt de ZenerTech ZN65C1R070L GaN-schakelaar, de PFC-gelijkrichterdiode gebruikt de Sanken SDS065J008N3 SiC-diode en de LLC-schakelaar gebruikt de ZN65C1R200L GaN-schakelaar. De halfgeleiders van de derde generatie worden gebruikt om de efficiëntie van de energieconversie te verbeteren, het vermogensverlies en de vereisten voor warmteafvoer te verminderen.