【沃爾德實業】方案解析：銳仕嘉&transphorm 330W TPPFC+LLC氮化鎵電源

前言

深圳(zhen)銳(rui)仕(shi)嘉科技(ji)有限公司是一家(jia)專(zhuan)業致力于提(ti)供(gong)高效率(lv)(lv)，高功率(lv)(lv)密度及(ji)高可靠(kao)性的開關電源及(ji)儲能電源方(fang)案商(shang)，與全(quan)球功率(lv)(lv)半導(dao)體領(ling)導(dao)品牌英飛(fei)凌簽署戰略合作(zuo)伙(huo)伴協(xie)議. 能與客(ke)戶及(ji)時分享當前半導(dao)體前沿(yan)技(ji)術，并可為(wei)客(ke)戶提(ti)供(gong)從方(fang)案選型(xing)到產品認證(zheng)批量生產的配(pei)套服務, 以及(ji)提(ti)供(gong)相關配(pei)套核心元器件銷售服務。

針對高性能獨顯筆(bi)記本，銳仕嘉與transphorm聯合出品了一(yi)款330W氮化鎵(jia)電源(yuan)方案(an)，這款電源(yuan)采用圖騰柱PFC+LLC拓撲設(she)計，采用安森美NCP1680+NCP13992控制芯(xin)片(pian)，內置四顆(ke)transphorm氮化鎵(jia)開關管(guan)。電源(yuan)方案(an)體(ti)積僅為120*73*21mm，功率密(mi)度達到1.8W/cm³，有效縮減電源(yuan)體(ti)積，助力實現大功率電源(yuan)小型化。

下面就跟隨充電頭網(wang)一起看看這款電源(yuan)方(fang)案(an)的具體設(she)計(ji)。

銳仕嘉330W氮化鎵電源參考設計外觀

銳仕嘉330W電源適配器DEMO輸入端采用梅花插口，可以接地避免用戶觸電。設計了兩級EMI濾波電路，兩顆高壓濾波電解電容橫置，板子正面器件之間留有空隙，實際量產可填充導熱膠固定散熱。

測得銳仕嘉這款DEMO長度約120.02mm。

寬度為73.03mm。

厚度為20.9mm。

模塊拿在手上的大小直觀感受。

另外(wai)測(ce)得模塊(kuai)凈重約為235g。

銳仕嘉330W氮化鎵電源參考設計解析

上面對這款330W電源適配器參考設計進行了簡單介紹，下面就對這款參考設計進行詳細解析，一起來看看設計和用料如何。

PCBA模塊正面一覽，右側為交流輸入端，焊接AC輸入插座，壓敏電阻，共模電感，安規X2電容等元件。依次焊接高壓濾波電容，繼電器，NTC熱敏電阻。下方焊接PFC升壓電感，上方焊接綠色諧振電容，諧振電感，左側焊接變壓器，輸出濾波電容。

PCBA模塊背面焊(han)接整流橋，氮(dan)化鎵開關(guan)管，兩顆(ke)驅動(dong)器(qi)芯片(pian)，圖騰柱PFC控制(zhi)器(qi)，LLC控制(zhi)器(qi)，同步(bu)整流控制(zhi)器(qi)和(he)兩顆(ke)同步(bu)整流管。初(chu)次級之間焊(han)接貼片(pian)Y電容和(he)反饋(kui)光耦(ou)。

這款參考設計采用圖騰柱PFC，消除了傳統大功率電源中的整流橋，以及整流橋帶來的損耗，大幅提高效率，減少散熱要求。

參考設計輸入端一覽，焊接Y電容，扁銅線共模電感，安規X2電容，壓敏電阻和輸入插座。

安規X2電容來自JURCC。

輸入端延時保險絲規格為6.3A 250V。

壓敏電阻用于浪涌保護。

共模電感采用扁銅線繞制。

PFC控(kong)制器來自安森美，型號NCP1680，是一顆圖騰柱PFC控(kong)制器。內置的兩個半橋(qiao)，一個以PWM開關頻率驅動，用于PFC升壓，另外一個半橋(qiao)以交流(liu)(liu)電頻率進行同(tong)步整(zheng)流(liu)(liu)，從而消除傳統整(zheng)流(liu)(liu)電路中的整(zheng)流(liu)(liu)橋(qiao)損耗，提(ti)高轉(zhuan)換效率，并降低散熱需求。

NCP1680內置輸入監控電路和交流相位檢測，欠壓檢測，在輕負載下采用谷底開通的DCM模式工作，DCM模式下的最低工作頻率為25kHz，內置數字環路補償，簡化的谷底采樣，新型的限流方案無需霍爾傳感器，軟的跳過模式優化了輕負載性能，并具有PFC就緒狀態輸出。

氮化鎵快速半橋采用transphorm TP65H070LSG，是一款DFN8*8封裝的氮化鎵開關管，耐壓650V，瞬態耐壓800V，導阻為72mΩ，柵極支持20V耐壓，具備極低的反向恢復電荷，并減小開關損耗。相比傳統硅器件可提升能效及開關頻率，提升系統功率密度，減小系統尺寸及重量，并降低系統成本。

其中TH65H070L分為TP65H070LDG和TP65H070LSG兩個型號，散熱焊盤分別對應漏極和源極，方便大功率應用設計。可用于逆變器，馬達驅動等工業應用。

用于快速半橋的驅動器來自安森美，型號NCP51530B，是一顆700V高壓側和低壓側驅動器，具有3.5/3A驅動能力，適用于交直流電源和逆變器。NCP51530在高頻工作時提供最佳的傳輸延遲、低靜態電流和低開關電流。

MOS管低速半橋用于同步整流，采用東微OSG65R070FT3F，是一顆耐壓700V的NMOS，導阻為70mΩ，采用TO220F絕緣封裝。

兩顆OSG65R070FT3F組成低速半橋。

對應低速半橋的NCP51530B半橋驅動器，由NCP1680進行控制。

PFC電感采用利茲線繞制，磁芯涂膠固定。

繼電器用于在電源啟動后短路NTC熱敏電阻，降低損耗。

黑色NTC熱敏電阻用于抑制電源上電時的沖擊電流。

30mΩ取樣電阻用于檢測PFC輸出電流。

整流橋來自深圳市沃爾德實業有限公司，型號WRLSB80M，這顆軟橋通過較軟的恢復曲線，比較平滑的關斷特性，可以降低二極管結電容達到非常少的諧波振蕩產生的效果。選用的LSB封裝，擁有良好的散熱特性，幫助中大瓦數適配器提升可靠性，單顆可做60W+。

沃爾德(de) WRLSB80M 資料信息。

充電頭網拆解了解到，沃爾德的軟橋還被、、、、、、等多款快充產品采用，產品性能獲得客戶一致認可。

側面焊接高壓濾波電容，諧振電感和變壓器。

兩顆高壓濾波電容來自永銘，規格為100μF 450V，兩顆并聯。

LLC控制器來自安森美，型號NCP13992，是一款用于半橋諧振轉換器的高性能電流模式控制器。此控制器內置600V門極驅動器，簡化布局，減少了外部部件數量。在需要PFC前級的應用中，NCP13992可輸出驅動信號控制PFC控制器。此功能結合專門的無噪聲跳過模式技術進一步提高了整個應用的輕負載能效。

LLC半橋兩顆氮化鎵開關管采用transphorm TP65H150G4LSG，是一款DFN8*8封裝的氮化鎵開關管，耐壓650V，瞬態耐壓800V，導阻為150mΩ，柵極支持20V耐壓，具備極低的反向恢復電荷，并減小開關損耗。相比傳統硅器件可提升能效及開關頻率，提升系統功率密度，減小系統尺寸及重量，并降低系統成本。適用于快充電源及LED照明等應用。

transphorm TP65H150G4LSG 詳細資料。

綠色諧振電容來自JURCC捷威。

諧振電感采用利茲線繞制。

變壓器次級采用利茲線繞制，降低高頻損耗。

輸出側焊接變壓器和濾波固態電容。

貼(tie)片Y電容來(lai)自(zi)四川特銳(rui)祥科技股份有限公司(si)，具有體積(ji)小、重(zhong)量輕等特色，非(fei)常適合應用于氮化鎵快充這類高密度電源產品(pin)中。料號為TMY1222M。

特銳祥專注于被動元器件的研發、生產及銷售，注冊資本1億元。旗下有自主電容品牌兩類：SMD TRX及DIP TY電容器，TRX將致力于陶瓷材料的研究，以拓展更多品類的應用，為客戶提供更多的解決方案。

充電頭網了解到，特銳祥貼片Y電容除了被、、、、等數十款大功率充電器使用外，也可應用于、、等品牌20W迷你快充上，。

另一顆藍色安規Y電容來自SHM宏明電子。

CT1018光耦用于輸出電壓反饋。

同步整流控制器來自NXP恩智浦，型號為TEA1995，其內置兩個獨立的同步整流驅動器用于LLC架構開關電源的同步整流，外圍元件精簡，支持38V工作電壓，能夠滿足USB PD3.1的28V輸出。

同步整流管來自AOS，型號AONS62604，是一顆耐壓60V，導阻2.1mΩ的NMOS，采用DFN5*6封裝。

輸出濾波電容來自永銘，為NPL系列固態電容，820μF 25V，四顆并聯。

AZ431電壓基(ji)準用(yong)于輸(shu)出電壓反饋。

充電頭網總結

銳(rui)仕嘉(jia)聯合(he)transphorm推出的這款(kuan)330W氮(dan)化鎵(jia)電源方(fang)案采(cai)用圖騰(teng)柱PFC+LLC半(ban)(ban)橋(qiao)架構，采(cai)用安森美NCP1680圖騰(teng)柱PFC控制器(qi)，搭配兩(liang)顆安森美NCP51530B半(ban)(ban)橋(qiao)驅動器(qi)。并使用兩(liang)顆TP65H070LSG氮(dan)化鎵(jia)開關管(guan)組成(cheng)快速半(ban)(ban)橋(qiao)用于PFC升壓，兩(liang)顆OSG65R070FT3F組成(cheng)低速半(ban)(ban)橋(qiao)用于同步整流。

LLC半橋采(cai)用NCP13992控(kong)制器(qi)，搭配使用兩顆TP65H150G4LSG氮化鎵開關管。其中PFC電(dian)感，諧振電(dian)感和變壓(ya)器(qi)均采(cai)用利茲線繞(rao)制，降(jiang)低高(gao)頻損耗。電(dian)源內部高(gao)壓(ya)電(dian)解電(dian)容(rong)與(yu)輸出固態(tai)電(dian)容(rong)全部來自(zi)永銘。小(xiao)(xiao)體積高(gao)性能的(de)(de)設計，轉換(huan)效率高(gao)達96%，有效降(jiang)低發熱(re)，助力縮(suo)小(xiao)(xiao)筆記本(ben)的(de)(de)外(wai)置電(dian)源，提(ti)升消費者(zhe)的(de)(de)使用體驗。