单级LLC拓扑设计,能华半导体300W LED电源方案解析

科技   科技   2024-12-13 00:10   广东  


前言

能华半导体推出了一系列基于氮化镓功率器件的LED电源方案,涵盖40~380W输出功率,根据输出功率不同,分为反激拓扑、双管反激、LLC拓扑,以满足不同功率的输出需求。本期继续为大家带来能华半导体采用LLC拓扑设计的一款300W薄型铝壳LED电源方案介绍。
能华半导体300W LED电源采用轻薄型铝合金外壳,同时做了开孔设计,可以保证大功率运行时的散热效果,同时保持时尚的外观。
方案为单级LLC拓扑设计,使用了能华半导体两颗CE65H180TOEI氮化镓功率器件,开关频率为200kHz。电源支持186~264V宽电压输入以及24V输出,满载转换效率在94.5%以上,下面就带来这款LED电源方案的解析,一起来看看用料和设计。

能华300W LED电源外观

能华300W LED电源DEMO采用专利设计的细长轻薄型铝合金外壳,更好帮助散热。外壳喷涂银灰色金属漆,质感十足。
同时机身顶部开孔进一步帮助散热。
壳体底部带螺丝柱设计,用于固定内部PCBA模块。
侧面设有两个开口。
电源交流输入端子特写。
直流输出端子特写,两端均设有绝缘保护盖板,并且盖板上做了标识设计,方便区别使用。
实测LED电源机身长度为20.7cm。
宽度为49.67mm。
厚度为22.63mm。
最后测得这款LED电源重量约为252g。

能华300W LED电源DMEO解析

LED电源金属壳为方便打开结构设计,以便成品应用后期的维护和更换。
内部PCBA模块使用螺丝固定。
取出PCBA DEMO,壳体底部有透明塑料片进行隔离保护。
实测能华半导体300W LED电源DMEO长度约为20.7cm。
宽度为44.02mm。
厚度为19.19mm。
另外测得DEMO重量约为186g。
PCBA模块正面一览,左侧为交流电源输入端子,板子上向右依次焊接保险丝,压敏电阻、安规X2电容、共模电感容、整流桥、高压滤波电容,谐振电容、谐振电感、变压器、电压滤波电容等器件,控制器、功率器件均为贴片型焊接。
板子背面无器件,对应变压器区域镂空并填充导热胶帮助散热,功率器件对应处也过孔处理。
输入端保险丝规格为3.15A 250V。
10D561K蓝色压敏电阻特写,用于输入过压保护。
安规X2电容来自KNSCHA科尼盛,规格为0.33μF。
共模电感双线绕制,用于滤除EMI干扰。
整流桥型号D8KB10,规格为8A 1000V。
两颗高压滤波电解电容规格均为400V82μF。
主控芯片供电电容特写。
一颗78L12稳压器用于为主控芯片供电。
7550-1稳压管特写。
电源主控芯片特写,丝印DQ30024AF。据了解这是一颗全数字主控,采用SOP-8封装,通过初级采样,可实现包括短路、过流、过压、过功率、过温等全面的保护功能。针对输出短路的情况,可以在约20us的时间内完成检测和脉冲封锁。
LLC半桥开关管采用能华半导体氮化镓功率器件,型号CE65H180TOEI,采用能华耗尽型工艺技术,耐压为650V,瞬态耐压为800V,导通内阻180mΩ,器件具有极低的门极电荷,使得器件的开关速度快,损耗低,可以大大提高系统能效。
CE65H180TOEI的栅极驱动电压范围±20V,大大提高了系统可靠性,兼容传统硅MOS驱动器,简化电路设计。支持适配器、可再生能源、电信和数据设备、电机驱动、工业和汽车应用,采用TO252封装。
能华半导体 CE65H180TOEI 资料信息。
CBB21薄膜滤波电容特写,规格为0.33μF450V。
谐振电容来自成希电子,规格为0.047μF630V。
谐振电感特写。
变压器特写。
亿光EL 1019光耦特写,用于输出电压反馈。
蓝色Y电容特写。
另一颗78L12稳压器用于为同步整流控制器供电。
同步整流控制器来自茂睿芯,型号MK1620,这是一款高性能双通道LLC同步整流控制器,具备高效率自适应驱动控制策略,降低DCM振铃误触发几率逻辑,采用双通道互锁机制,实现10ns超快速关断传输延迟和最大2.5A下拉电流,兼容多种开通阈值MOSFET的VG钳位电路,内置多种保护功能,方便用户多场景灵活应用。
通过合适的栅极驱动和独立的差分采样输入,MK1620可以在较宽的负载条件下实现高效率、高可靠性。MK1620能够工作在4.7V至38V的宽供电范围,小于75uA的超低静态电流和双通道驱动电路,适用于全波整流的LLC谐振变换器中。
MK1620的两组独立差分采样,用于检测每个SR MOSFET的VDS电压,方便布线,易于使用。独特的自适应控制策略与驱动调整机制,可应对各种复杂的应用系统。
两颗同步整流管来自安森德,丝印S053N06。
三颗同步整流输出滤波电解电容来自科尼盛,规格均为35V1000μF。

充电头网总结

能华半导体这款300W LED电源采用铝合金外壳,整体外观时尚且能够帮助产品提升散热性能和抗击打能力。电源基于单级LLC拓扑设计,LLC半桥开关管使用能华半导体两颗CE65H180TOEI耗尽型氮化镓开关管。并采用茂睿芯MK1620高性能双通道LLC同步整流控制器控制安森德同步整流管进行输出。
基于能华半导体氮化镓功率器件设计的这套300W LED电源方案工作频率达200kHz,在有效精简结构控制产品尺寸的同时提升工作频率,获得更高的转换效率和功率密度。电源满载效率达94.5%以上,支持2KV(L-N)抗雷击,并支持短路/过载/过压/欠压等多重保护,可靠性有保证,为大功率LED电源市场提供新选择,满足更多客户需求。

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