10年前的“老古董”充电桩模块做得如何?拆解一款看看

前言

充电头网拿到了台达DCM-103A新能源汽车充电模块,这款充电模块为三相交流输入,输入电压为AC380V,额定输出电压为500V,额定输出电流20A,充电输出功率为10kW。充电模块采用金属外壳,面板设有两个散热风扇和指示灯,尾部设有插接件连接交流输入和直流输出。

充电模块为立式安装,指示灯具备电源指示,通信指示和告警指示。散热风扇从前面板吸入空气,从模块尾部格栅吹出,带走模块内部热量。下面就带来台达DCM103A充电模块的拆解,一起看看内部的用料和设计。

台达DCM-103A充电模块外观

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台达DCM103A充电模块为经典的板砖造型,外壳为金属材质。

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模块侧面粘贴信息标签。

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充电模块机身标签特写

模块型号:DCM-103A

初级固件:V3.00B03

次级固件:S7.23B41

输入:380Vac/24A MAX 50/60Hz (3W+PE)

输出:500Vdc/20A

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充电模块前端盖板一览,在上下两侧设有散热风扇,中间位置设有指示灯,底部设有固定螺丝。

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电源输入指示灯,通信指示灯和告警指示灯特写。

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散热风扇设有格栅防止异物进入模块。

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充电外壳底部设有塑料条,便于滑动安装。

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充电模块尾部设有散热格栅和连接器。

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充电模块尾部连接器特写,左侧为直流输出端子,右侧为交流输入端子。

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测得充电模块长度约为405mm。

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充电模块高度约为225mm。

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充电模块高度约为83mm。

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测得充电模块重量约为9kg。

台达DCM-103A充电模块拆解

看完了台达这款充电模块的外观展示,下面就进行拆解,一起来看看内部的设计和用料。

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首先拧开外壳的固定螺丝,拆开充电模块外壳,壳体内部设有麦拉片绝缘。

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充电模块内部PCBA模块使用螺丝固定,并设有电木板加固。

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充电模块内部设有多块PCB,通过导线连接通信。

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PCB通过电木板和螺丝固定在散热片上。

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散热风扇通过连接器连接到PCB上。

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上层的PCB通过导线连接到底层的PCB。

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交流输入通过导线和接线柱连接到上层的PCB。

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输入通过上层PCB滤波后输入到下层的PCB。

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拧下固定螺丝,从壳体内部取出PCBA模块。

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PCBA模块一览,左下角为交流输入端,设有保险丝,压敏电阻,安规X2电容和共模电感。右下角设有PFC升压电感,上方设有PFC开关管散热片。散热片上方设有PCB,焊接控制器和高压滤波电容。

滤波电容上方为移相全桥开关管,右上角为谐振电感和隔直电容小板,左侧为变压器,下方为整流管和控制板,左上角为输出滤波电容小板,滤波电感和防倒灌整流桥。

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PCBA模块背面设有驱动器,隔离驱动器、隔离通信芯片和反馈光耦,对应大电流走线焊接铜块增强载流。

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PCBA模块侧面设有滤波电感和PFC电感。

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PCBA模块另一侧设有散热片和指示灯小板。

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另一侧设有谐振电感小板,变压器和滤波电容小板。

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充电模块输入端设有管状保险丝,外套热缩管绝缘。

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管状保险丝规格为30A 500V。

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压敏电阻外套热缩管绝缘,用于吸收雷击浪涌。

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压敏电阻丝印TVT20821。

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三颗安规X2电容来自TDK,规格为2.2μF。

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与压敏电阻串联的气体放电管特写,外套热缩管绝缘。

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交流输入连接到小块PCB上,PCB设有安规X2电容,共模电感,压敏电阻,气体放电管。右侧设有滤波电感和滤波电容,还设有软启动电阻和继电器。

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小板背面设有隔离放大器,运放芯片,辅助电源芯片等元件。

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输入端三颗安规X2电容来自TDK,规格为2.2μF。

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压敏电阻外套热缩管绝缘保护。

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剥开压敏电阻外套的热缩管,压敏电阻丝印TVT14511。

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搭配使用的气体放电管外套热缩管绝缘。

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共模电感内部设有绝缘支架,底部设有电木板绝缘。

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三颗磁环滤波电感特写,底部设有电木板绝缘。

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二极管来自力特,型号DSP45-12A,规格为1200V 45A,内部为半桥连接,采用TO-247封装。

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共三颗二极管型号相同。

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安规X2电容来自厦门法拉,规格为1μF。

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右侧设有两颗串联的软启动电阻。

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另一组软启动电阻特写。

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后面的垂直小板上焊接六颗安规X2电容,来自TDK,规格为2.2μF。

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软启动继电器来自宏发,型号HF161F-W/12-HT,内置一组常开触点,触点容量为31A,线圈电压为12V。

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三颗5mΩ电阻并联用于检测线电流。

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另一组5mΩ取样电阻特写。

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隔离放大器来自博通,型号ACPL-C790,用于输入电流检测隔离。

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安森美MC33274A 4运放用于电流信号放大。

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三颗稳压芯片为隔离放大器供电,稳压芯片来自ST意法半导体,型号LD1117S50TR,输入电压15V,输出电压为5V,输出电流为800mA,采用SOT-223封装。

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辅助电源主控芯片来自意法半导体,型号UC2845B,是一颗高性能电流模式控制器,采用SO8封装。

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驱动器芯片来自微芯科技,型号MIC4428,是一颗1.5A输出电流的双路低侧驱动器,采用SOIC-8封装,用于驱动辅助电源变压器。

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另一颗MIC4428驱动器特写。

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意法半导体LD1117S50TR稳压芯片特写。

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隔离变压器用于为电压采样电路供电。

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另一颗隔离变压器用于为电流采样电路供电。

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安森美MC33274A 4运放用于电压采样。

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Y电容来自TDK,规格为10nF。

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另一颗Y电容来自华新科。

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输入端三颗磁环电感用于滤波。

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三颗PFC升压电感特写。

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在垂直小板上焊接滤波电容和PFC控制器等芯片。

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背面焊接运放芯片和电压比较器。

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PFC控制器来自德州仪器,型号TMS320F2808PZA,芯片内部集成C2000 32位MCU,主频位100MHz,内置128KB FLASH,支持联动运算,具备快速中断响应与处理,采用LQFP100封装。

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芯片外置20.000MHz时钟晶振特写。

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为控制器内核供电的1.8V稳压芯片特写。

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安森美MC33274A运放用于信号采集放大。

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另一颗同型号运放芯片特写。

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意法半导体LM239四路电压比较器用于信号处理。

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安森美LM293双路电压比较器特写,采用SOIC8封装,共设有5颗。

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降压芯片来自德州仪器,型号TPS5410,支持36V输入电压,输出电流为1A,内部集成开关管,采用SOIC-8封装。

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输出滤波电容来自尼吉康,为LGL系列电解电容。

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电容规格为300μF450V,共计12颗,为6并2串连接,等效规格为900μF900V。

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用于工作状态指示的三颗LED灯特写。

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PCB侧面焊接两颗小电容。

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电解电容来自红宝石,为YXG系列,规格为25V 470μF。

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滤波电容小板与高压电容并联。

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小板背面走线一览,电容为并联连接。

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滤波电容来自优普,规格为2.2μF450V。

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三颗滤波电感采用磁环绕制,底部设有电木板绝缘。

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三颗PFC升压电感特写。

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PFC开关管和PFC整流管固定在纯铜散热片上。

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另一面设有整流管和整流桥。

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PFC开关管来自英飞凌,型号IPW60R045CP,NMOS,耐压650V,导阻45mΩ,采用TO247-3-1封装。

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PFC整流管来自意法半导体,型号STTH1506DPI,为串联超高速二极管,规格为15A 600V,采用DOP3I封装。

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另一侧PFC开关管型号相同,为英飞凌IPW60R045CP。

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另一侧PFC整流管型号相同,为意法半导体STTH1506DPI。

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在散热片背面设有整流桥和两颗PFC整流管。

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整流桥来自海湾电子,型号GSIB2580,规格为25A 800V,采用GSIB-5S封装。

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PFC整流管为意法半导体STTH1506DPI。

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另一颗整流管型号相同,与背面一颗并联连接。

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薄膜滤波电容来自厦门法拉,规格为0.33μF450V。

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另一侧三颗薄膜滤波电容规格相同。

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用于驱动PFC开关管的隔离驱动器来自思佳讯,型号Si8261,具备4A驱动能力,适用于MOS和IGBT驱动,驱动器采用硅隔离技术,支持5kV RMS耐压,相比光隔离驱动器具备更高的性能,更长的寿命和更高的可靠性,采用SDIP6封装,共设有6颗对应6颗PFC开关管驱动。

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为PFC开关管驱动器供电的隔离变压器特写。

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辅助电源主控芯片来自意法半导体,型号UC2845B。

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微芯科技MIC4428用于驱动隔离变压器。

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另一颗驱动器型号相同。

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辅助电源主控芯片来自安森美,型号UC2844B,是一颗高性能电流模式控制器,采用SOIC-8封装。

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辅助电源开关管来自ST意法半导体,型号STP3NK90ZFP,NMOS,耐压900V,导阻3.6Ω,采用TO-220FP封装。

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辅助电源变压器特写。

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另一颗辅助电源变压器特写。

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整流管来自安森美,型号MBRF20200CTG,规格为20A 200V,采用TO-220FP封装。

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移相全桥控制板正面焊接两颗移相全桥控制器,一颗谐振控制器,右侧焊接MCU。

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小板背面焊接多颗运放芯片。

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主控MCU来自意法半导体,型号STM32F103RBT6,内置Cortex-M3 CPU内核,主频为72MHz,内置128KB FLASH和20KB SRAM,具备I2C,CAN和USB2.0接口,采用LQFP64封装。

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两颗双运放来自安森美,型号LM258,为工业级双运放,采用SOIC-8封装。

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德州仪器TPS5410 降压芯片用于为MCU供电。

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移相全桥控制器来自德州仪器,型号UCC2895DW,支持恒定频率脉宽调制和谐振零电压开关,支持电压模式和电流模式控制,工作频率高达1MHz,采用SOIC20封装,支持-40~85℃工作温度。

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另一颗移相全桥控制器型号相同,共使用两颗组成两组移相全桥输出。

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谐振控制器来自安森美,型号MC33067,是一颗高性能谐振控制器,芯片采用零电压开关,具备图腾柱驱动输出,内置可编程的软启动,采用SOIC-16W封装。

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双运放来自安森美,型号MC33272A,是一颗高压摆率双运放,采用SOIC-8封装。

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运放芯片来自安森美,型号MC33274A,为单电源,高压摆率四运放,采用SOIC-14封装。

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电压比较器来自安森美,型号TS391,采用TSOP-5封装。

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意法半导体 LM2903 双路电压比较器特写,采用SO8封装。

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触发器芯片来自onsemi安森美,型号HC74AG,采用SOIC-14封装。

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移相全桥开关管驱动器来自德州仪器,型号UCC27322,是一颗具备使能功能的单通道低侧驱动器,具备9A输出电流,采用SOIC8封装。

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用于驱动移相全桥开关管的变压器特写。

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移相全桥开关管固定在散热片上。

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散热片正反面各设有4颗开关管。

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开关管来自英飞凌,丝印65F6041,型号为IPW65R041CFD,NMOS,耐压700V,导阻41mΩ,采用TO 247封装。

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PCBA模块侧面设有小板,固定隔直电容和谐振电感。

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小板正面设有4颗谐振电感和20颗隔直电容。

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小板背面为对称走线。

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谐振电感采用利兹线绕制,磁芯缠绕胶带绝缘。

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隔直电容来自基美,为R74-MKP系列,规格为0.0082μF500V。

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变压器采用利兹线绕制,降低高频损耗。变压器磁芯粘贴散热片辅助降温。

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用于检测变压器次级绕组电流的互感器特写。

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两颗电流互感器对应两颗变压器。

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在散热片上固定整流二极管。

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散热片两面均设有4颗整流二极管。

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整流管来自安森美,型号RURG3060,为超快恢复二极管,规格为30A 600V,采用TO-247封装。

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输出端设有小板焊接滤波电容。

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输出滤波电容小板焊接六颗电解电容,电容外皮缠绕胶带绝缘。

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滤波电容为两颗串联连接。

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撕下电解电容缠绕的绝缘胶带,滤波电容来自贵弥功,规格为400V 120μF,六颗串并联等效规格为800V180μF。

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五颗薄膜电容用于输出滤波,规格为1μF 630V,来自厦门法拉。

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输出端磁环滤波电感特写。

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整流桥设有散热片,用于防止输出倒灌。

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整流桥为海湾电子GSIB2580,两颗并联连接。

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泄放开关管来自意法半导体,型号STB6NK90ZT4,NMOS,耐压900V,导阻1.56Ω,采用TO-263封装。

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泄放电阻规格为75Ω 5W。

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输出滤波电感采用磁环绕制,另一端连接到保险丝小板。

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小板焊接保险丝,连接到输出插座。

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用于吸收浪涌过电压的压敏电阻丝印TVT14102。

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4颗亿光EL1019光耦用于PFC模块与移相全桥模块通信。

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隔离通信芯片来自德州仪器,型号ISO7231C,是一颗三通道数字隔离器,支持25Mbps传输速率,支持2500V RMS隔离,采用SOIC16封装。

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两颗驱动器来自TI德州仪器,型号UCC27424,是一颗双路低侧驱动器,具备4A输出电流,采用SOIC8封装。

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德州仪器ISO7231C隔离通信芯片用于CAN通信。

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CAN总线收发器来自亚德诺半导体,型号MAX3053,支持2Mbps高速模式,支持自动关断和自动唤醒,具备过热保护功能,采用SO8封装。

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共模滤波器来自TDK,型号B82793S513N201,用于抑制不对称和对称干扰。

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亿光 EL1019光耦用于隔离通信。

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前面板内部设有两个散热风扇。

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散热风扇来自台达,型号QFR0812UHE,规格为12V1.7A。

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全部拆解一览,来张全家福。

充电头网拆解总结

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最后附上台达电子DCM103A 10kW充电模块核心器件清单,方便大家查阅。

台达电子DCM103A充电模块为三相交流输入,输入额定电压为380Vac,标称输出电压为500V,输出电流为20A。充电模块面板设有散热风扇和工作指示灯,模块尾部设有热拔插端子和散热格栅。

充电头网通过拆解了解到,台达DCM103A充电模块采用金属外壳,面板内部散热风扇与外壳组成风道提升散热性能。PFC电路采用德州仪器TMS320F2808PZA控制器搭配思佳讯Si8261隔离驱动器,使用英飞凌IPW60R045CP开关管搭配意法半导体STTH1506DPI整流管。

移相全桥使用德州仪器UCC2895DW控制器搭配UCC27322驱动器,移相全桥开关管采用英飞凌IPW65R041CFD,使用安森美RURG3060整流管。模块内部使用尼吉康和贵弥功日系电容滤波,PCBA模块整体涂有三防漆,保护贴片元件,确保长时间稳定可靠运行。