满载转换效率达99%,梵塔300W氮化镓图腾柱PFC方案解析

科技有话叨叨叨 2025-04-16 08:22:49
前言

图腾柱PFC取消了传统升压式PFC电路中的整流桥,通过MOS管进行同步整流,消除整流桥中二极管正向压降带来的导通损耗,从而降低发热,提高转换效率。梵塔推出了一款图腾柱PFC方案,使用氮化镓功率管,额定输出功率为300W,满载转换效率达99%。

这款图腾柱PFC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,支持90~265Vac输入,额定输出为400V0.75A,输出功率为300W。下面充电头网就带来梵塔这款图腾柱PFC的方案解析,一起来了解电路设计和用料。

梵塔300W氮化镓图腾柱PFC方案外观

梵塔300W氮化镓图腾柱PFC方案使用三块PCB焊接组成,其中一块小板为辅助电源,另一块小板焊接PFC开关管。

PCBA模块正面一览,右侧为交流输入端,设有保险丝,Y电容和压敏电阻,下方设有共模电感,安规X2电容,底部设有继电器和NTC热敏电阻。在继电器上方设有滤波电感和薄膜滤波电容。

PCBA模块左侧设有高压滤波电容和整流桥,中间位置设有PFC升压电感。在上方焊接的小板为PFC开关管,设有氮化镓功率管和MOS管,下方小板为辅助电源,焊接保险丝,滤波电容和变压器。

PCBA模块背面一览,设有图腾柱PFC控制器和两颗双通道隔离驱动器,右侧设有两颗取样电阻用于电感电流检测。

使用游标卡尺测得PCBA模块长度约为103.2mm。

PCBA模块宽度约为65mm。

PCBA模块厚度约为30.6mm。

测得PCBA模块重量约为216.5g。

梵塔300W氮化镓图腾柱PFC方案解析

DEMO输入端设有保险丝,Y电容,压敏电阻,共模电感和安规X2电容。

输入端保险丝规格为6.3A 250V。

两颗Y电容来自鸿志。

压敏电阻来自君耀,型号681KD14,用于吸收过压浪涌。

共模电感采用漆包线和绝缘线绕制。

安规X2电容来自六和电子,规格为0.33μF。

压敏电阻来自君耀,型号471KD07,用于吸收过压浪涌。

共模电感采用漆包线绕制,内部设有电木板绝缘。

滤波电感采用磁环绕制。

两颗薄膜电容来自弘富瑞,规格为1μF。

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。

梵塔 FAN6616 资料信息。

氮化镓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。

梵塔 FAN3636 资料信息。

另一颗梵塔FAN3636双通道隔离驱动器用于MOS管慢速半桥驱动。

侧面小板上焊接两颗氮化镓功率管和两颗硅MOS管。

氮化镓功率管来自润新微电子,型号RX65T125HS2A,为Cascode氮化镓器件,耐压650V,导阻125mΩ,栅极具备20V耐压,与传统硅器件驱动器通用,简化应用设计,降低使用成本,采用DFN8*8封装。

两颗同型号氮化镓功率管组成快速半桥。

两颗硅MOS管来自英飞凌,型号IPB65R045C7,NMOS,耐压700V,导阻45mΩ,采用PG-TO 263封装。

PFC电感特写,采用利兹线绕制。

NTC热敏电阻用于抑制上电浪涌电流。

继电器来自欧姆龙,型号G5NB-1A-E,线圈电压为5V,触点容量5A,由PFC控制器进行延时闭合,短路NTC热敏电阻,降低损耗。

侧面小板为辅助电源电路。

两颗保险丝规格为3.15A 250V。

滤波电容规格为450V10μF。

辅助电源芯片来自硅动力,型号SP6649HF,芯片内部集成650V功率管,适用于30W以内应用,采用SOP8封装。

辅助电源变压器特写。

UMW1019光耦用于输出电压反馈。

两颗输出滤波电容来自艾华,规格为35V150μF。

输出端设有整流桥,高压电解电容和通信接口。

高压电解电容来自云睿,规格为120μF450V,用于输出滤波。

整流桥来自辰达行,型号GBU808,规格为800V 8A,采用GBU封装。

充电头网总结

充电头网通过解析发现,梵塔300W图腾柱PFC方案采用三块PCB组成,其中一块小板用于辅助电源功能,为PFC控制器和隔离驱动器供电,另一块小板焊接开关管,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。

图腾柱PFC分为快速半桥和慢速半桥,快速半桥使用润新微氮化镓功率管,慢速半桥使用英飞凌MOS管。FAN6616具有UART通信接口,支持通过图形界面进行参数与功能配置,可应对不同功率场合,具备良好的灵活性。

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