신제품 - 300W GaN 전원 공급 장치

스타웰전문 하이테크 기업입니다전원 공급 장치제조는 다양한 분야의 요구를 충족시키기 위해 POE 전원 공급 장치, 통신 전원 공급 장치, 에너지 저장 인버터, 전원 어댑터, 산업용 제어 전원 공급 장치 등 다양한 고급 전원 공급 장치 제품의 R&D 및 생산에 전념하고 있습니다. 이번 호의 솔루션 분석에서는 300W 48V GaN 전원 공급 장치 모듈을 제공합니다.

이 전원 공급 모듈의 모델은 R0168이며, 입력 전압 100~264Vac, 출력 48V 6.25A, 출력 300W를 지원합니다. -10~55℃의 주변 온도 범위에서 작동할 수 있습니다. 전원 공급 장치는 입력 및 출력 단자 모두에 커넥터가 제공되는 모듈식 설계가 특징입니다. 다음은 내부 설계 및 재료를 살펴보기 위한 이 300W GaN 전원 공급 장치 모듈의 솔루션 분석입니다.

스타웰 300W GaN 전원 공급 장치의 모습 

기준 치수

스타웰 300W GaN 전원 공급 장치 모듈은 알루미늄 합금 쉘을 채택합니다. PCBA 모듈의 전면에는 알루미늄 합금 방열판이 장착되어 있으며, 두께를 줄이기 위해 고전압 필터 커패시터 및 PFC 부스트 인덕터에 해당하는 빈 영역이 있습니다.

전원 공급 장치 모듈의 뒷면은 알루미늄 합금 쉘입니다.

모델: B0168

입력: 최대 100-240V~ 50/60Hz 5.0A

출력: 48V 6.25A

출력 와이어는 납땜으로 연결되며, 절연을 위해 납땜 접합부에 슬리브로 감긴 열수축 튜브가 있습니다.

출력 커넥터 클로즈업: 빨간색 와이어는 양극이고 슬리브에는 48V 출력이 표시되어 있습니다.

버니어 캘리퍼스로 측정한 전원 모듈의 길이는 약 127.1mm이다.

전원 모듈의 폭은 약 76.4mm이다.

전원 모듈의 두께는 약 40.4mm이다.

손에 쥐고 있는 전원 공급 장치 모듈의 직관적인 크기 인식. GaN 전력소자를 사용함으로써 전력 밀도가 크게 향상되고, 300W 출력 전력량이 대폭 줄어들어 공간이 절약됩니다.

측정된 전원 모듈의 무게는 약 441g입니다.

스타웰 300W GaN 전원 공급 장치 분석

기준 치수

PCBA 모듈은 나사로 방열판에 고정됩니다.

PCBA 모듈을 꺼낼 때 방열판에 해당하는 위치에 절연 실리콘 시트가 붙여져 있습니다.

PCBA 모듈 측면에는 절연 Mylar 시트가 제공됩니다.

절연 마일라 시트를 제거하고 전원 장치에 해당하는 위치에 구멍을 뚫었으며 열 전도를 위한 열 패드가 제공됩니다.

3개의 열 패드는 각각 PFC 스위치, LLC 스위치 및 동기 정류기에 해당합니다.

PCBA 모듈에도 알루미늄 합금 방열판이 덮여 있으며 전원 장치는 나사로 고정됩니다.

PCBA 모듈에 덮여 있는 방열판은 납땜 제거를 통해 제거됩니다.

정류기 브리지, PFC 정류기 다이오드 및 열 스위치는 방열판에 고정되어 있습니다.

PCBA 모듈 전면 개요: 왼쪽에는 전원 입력 소켓, 퓨즈, Y 커패시터, 배리스터, 공통 모드 인덕터 및 안전 X2 커패시터가 장착되어 있습니다. 중간 위치에는 PFC 부스트 인덕터와 고전압 필터 커패시터가 장착되어 있습니다. 오른쪽에는 LLC 공진 커패시터, 공진 인덕터, 트랜스포머, 필터 커패시터 및 필터 인덕터가 장착되어 있습니다.

PCBA 모듈 뒷면에는 2-in-1 PFC+LLC 컨트롤러가 있습니다. PFC 스위치는 왼쪽 하단에 위치하며, LLC 스위치는 메인 제어 칩 위에, 피드백 옵토커플러는 오른쪽에, 동기 정류기 컨트롤러와 두 개의 동기 정류기는 하단에 있습니다. 전체 보드는 보호를 위해 컨포멀 코팅으로 코팅되어 있습니다.

AC 입력 단자는 커넥터로 연결됩니다.

전원 공급 장치의 메인 제어 칩은 다중 모드 PFC 및 전류 모드 LLC 2-in-1 컨트롤러인 Mornsun Semiconductor HR1211을 채택합니다. 기존 솔루션에서 2~3개의 칩이 필요한 기능을 하나의 칩에 통합한 것이다. PFC 컨트롤러는 CCM 및 DCM 작동 모드를 지원합니다.

HR1211은 디지털 제어 코어를 채택하고 고전압 시동 및 지능형 X 커패시터 방전을 지원합니다. PFC 스테이지는 250KHz의 최대 작동 주파수를 지원합니다. LLC 스테이지에는 통합 부트스트랩 다이오드가 내장된 600V 하프 브리지 드라이버가 내장되어 있으며 최대 500KHz의 주파수에서 작동합니다. 포괄적인 보호 기능을 지원하며 SOIC-20에 패키지되어 있습니다.

PFC 부스트 인덕터는 마그네틱 링으로 감겨져 있으며 하단에는 절연을 위한 베이클라이트 시트가 제공됩니다.

스위치 전류를 감지하기 위해 두 개의 70mΩ 저항이 병렬로 연결됩니다.

PFC 정류기 다이오드는 자기 비드와 직렬로 연결됩니다.

NTC 서미스터는 2.5D-11로 표시되어 있으며 고전압 전해 커패시터의 충전 전류를 억제하는 데 사용됩니다.

세라믹 커패시터는 전해 커패시터와 병렬로 연결되며 사양은 0.01μF 1KV입니다.

LLC 스위치는 ZenerTech의 ZN65C1R200L 모델로, 내전압 700V, 과도 내전압 800V, 온 저항 200mΩ, 게이트 구동 전압 지원 20V를 갖춘 Cascode 구조 GaN 스위치입니다. 낮은 게이트 전하를 특징으로 하여 구동 회로를 효과적으로 단순화합니다. 고속 충전기, 통신 전원 공급 장치, 데이터 센터 및 조명 애플리케이션에 적합하며 DFN8*8로 패키지됩니다.

공진 커패시터는 MMKP82 시리즈이며 사양은 0.047μF 630V입니다.

공진 인덕터는 PQ2020 자기 코어를 채택하고 리츠 와이어로 감겨 있습니다.

변압기는 전원 공급 장치 모델 R0168로 표시된 PQ3525 자기 코어를 채택합니다.

동기 정류기 컨트롤러는 CCM/DCM 모드와 호환되는 강력한 간섭 방지 및 빠른 끄기 기능을 갖춘 LLC 동기 정류기 컨트롤러인 MPS 모델 MP6924A에서 제공됩니다. MP6924A는 LLC 컨버터 동기 정류 애플리케이션에 적합한 LLC의 2차 코일 정류 애플리케이션용 동기 정류기 컨트롤러 2개를 통합하고 SOIC-8로 패키지됩니다.

0.01μF 2KV 사양의 세라믹 커패시터가 출력 단자와 접지 사이에 연결됩니다.

출력 필터 커패시터는 Sancon(Nantong Sanxin)의 RF 시리즈 장수명 커패시터로, 사양은 63V 330μF, 병렬 2개입니다.

필터 인덕터는 절연을 위해 열수축 튜브로 슬리브 처리되어 있습니다.

또 다른 필터 커패시터의 사양은 63V 150μF입니다.

출력 자기 링 필터 인덕터의 클로즈업.

요약

분석 결과, STARWELL이 출시한 300W GaN 전원 공급 장치 모듈은 내부 방열판에 고정된 스루홀 정류기 브리지와 정류기 다이오드를 사용하는 것으로 나타났습니다. 패치 GaN 스위치는 열 방출을 위해 열 패드를 사용하여 하단 알루미늄 합금 쉘에 열을 전달하여 열 방출 용량을 향상시킵니다. 내부 방열판에 열 스위치가 설치되어 과열 시 컨트롤러 전원 공급 장치를 전환하여 전반적인 과열 보호를 실현합니다.

이 GaN 전원 공급 장치 모듈은 MP6924A 동기 정류기 컨트롤러와 함께 HR1211 2-in-1 컨트롤러를 사용하는 Mornsun Semiconductor 제어 솔루션을 채택합니다. PFC 스위치는 ZenerTech ZN65C1R070L GaN 스위치를 채택하고, PFC 정류기 다이오드는 Sanken SDS065J008N3 SiC 다이오드를 채택하며, LLC 스위치는 ZN65C1R200L GaN 스위치를 채택합니다. 3세대 반도체는 전력 변환 효율을 향상시키고 전력 손실 및 열 방출 요구 사항을 줄이는 데 사용됩니다.