满载效率达98.7%,梵塔2000W碳化硅图腾柱PFC方案解析

前言

本期方案解析是梵塔推出的一款2000W大功率图腾柱PFC方案,这款方案使用FAN6616图腾柱PFC控制器搭配两颗FAN3636双通道隔离驱动器,并使用碳化硅MOS管作为功率器件。这款图腾柱PFC方案支持90~265Vac输入电压,输出规格为400V5A。

得益于这款方案使用了第三代半导体碳化硅功率器件,满载的转换效率高达98.7%,非常适合大功率开关电源,服务器电源等场合应用。下面充电头网就带来梵塔这款图腾柱PFC的方案解析。

梵塔2000W碳化硅图腾柱PFC方案外观

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梵塔2000W碳化硅图腾柱PFC方案使用两块PCB焊接组成,垂直焊接辅助电源小板。

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PCBA模块正面一览,右侧为交流输入端,设有保险丝,Y电容,安规X2电容,共模电感和压敏电阻。输入端还设有NTC热敏电阻和继电器。中间位置设有PFC升压电感,下方设有薄膜滤波电容。左上方设有散热片,下方设有高压滤波电容和整流桥,底部焊接辅助电源小板。

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PCBA模块背面中间位置设有图腾柱PFC控制器,下方焊接两颗隔离驱动器,上方焊接6颗贴片电阻用于电流检测,对应大电流走线大面积过孔加锡增强载流。

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使用游标卡尺测得PCBA模块长度约为165mm。

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PCBA模块宽度约为100mm。

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PCBA模块厚度约为52.4mm。

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测得PCBA模块重量约为695g。

梵塔2000W碳化硅图腾柱PFC方案解析

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DEMO输入端一览,设有保险丝,安规X2电容,共模电感,Y电容和压敏电阻。

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交流输入端管状保险丝特写。

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两颗蓝色Y电容来自科尼盛,容量为4700pF,后面安规X2电容来自厦门法拉,容量为1.2μF。

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继电器来自宏发,为HF115F系列继电器,线圈电压为5V,内置两组转换触点,触点容量为8A 250VAC。

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两颗热敏电阻来自时恒,为MF72系列,规格为47D20,用于抑制电解电容充电的浪涌电流。

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两颗压敏电阻来自君耀,型号471KD14,用于吸收过压浪涌。

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PCBA模块侧面焊接辅助电源小板,薄膜滤波电容和共模电感。

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共模电感采用磁环绕制,内部和底部均设有电木板绝缘。

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三颗并联的薄膜电容特写。

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薄膜滤波电容来自厦门法拉,规格为1.2μF。

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PFC升压电感采用磁环绕制。

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图腾柱PFC控制器来自梵塔,型号FAN6616,是一颗高性能多模式的图腾柱PFC控制器,具有高集成度,高效率,高PF值和低THD等特点。芯片具备DCM、CRM和CCM工作模式,并可根据负载状态自动切换模式,提升转换效率。

FAN6616内部集成MTP存储器,具有丰富的配置选项,用户可通过图形界面配置环路、开关频率、工作模式和自适应谷底数等。芯片内部集成逐周期过流保护、过载保护、欠压锁定、过热保护和过压保护,具备SOIC-16和QFN-20封装。

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梵塔 FAN6616 资料信息。

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PCBA模块侧面设有散热片,固定碳化硅开关管和硅MOS管。

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碳化硅快速半桥使用的隔离驱动器来自梵塔,型号FAN3636,是一颗高可靠性隔离双通道栅极驱动器,芯片最高工作频率达2MHz,具备4A峰值拉电流和-6A灌电流能力,具备25nS快速传播延迟和5nS最大延迟匹配。芯片输入端电源电压为2.7-5V,驱动器支持25V工作电压,适用于服务器电源,通信电源和工业电源隔离驱动,还适用于DC-AC逆变器和电机驱动应用,采用SOP-16封装。

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梵塔 FAN3636 资料信息。

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另一颗梵塔FAN3636双通道隔离驱动器用于MOS管慢速半桥驱动。

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两颗慢速硅MOS管丝印SYS60R040RW。

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辅助电源小板背面焊接电源芯片,反馈光耦和整流二极管。

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小板正面焊接高压滤波电容,变压器和输出滤波电容。

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输入端滤波电容规格为450V10μF。

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电源芯片来自梵塔,型号FAN6149,内部集成高性能电流模式PWM控制器和650V耐压MOS管,支持30W以内应用。芯片具备极低的启动电流和工作电流,具备全面完善的保护功能,采用SOP8封装。

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梵塔 FAN6149 资料信息。

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UMW1019光耦用于输出电压反馈。

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输出滤波电容粉笔额为35V150μF和16V100μF。

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78L05三端稳压芯片用于为PFC控制器供电。

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输出端设有四颗滤波电容。

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整流桥来自鲁光,型号GBU10M,规格为1000V 10A,采用GBU封装。

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输出滤波电容来自艾华,规格为450V220μF,使用4颗并联。

充电头网总结

充电头网通过解析发现,梵塔2000W图腾柱PFC方案采用两块PCB组成,辅助电源小板为PFC控制器和隔离驱动器供电,碳化硅开关管和硅MOS管设有散热片加强散热。方案使用梵塔FAN6616图腾柱PFC控制器搭配两颗FAN3636双通道隔离驱动器,辅助电源小板使用梵塔FAN6149电源芯片。

图腾柱PFC分为快速半桥和慢速半桥,快速半桥使用碳化硅MOS,慢速半桥使用传统硅MOS。通过使用梵塔FAN6616控制器搭配FAN3636隔离驱动器的组合,可以满足300-2000W的图腾柱PFC应用需求,带来高效简洁的电路设计。