兼顧大功率和高能效：這款WAYON維安無橋240W電源模塊方案 了解一下！方案設(shè)計代理商KOYUELEC光與電子為您提供方案應(yīng)用設(shè)計服務(wù)！

2021年，USB-IF協(xié)會推出了USB Type-C線纜和接口標準v2.1版本，更新了有關(guān)供電能力的章節(jié)。USB PD3.1規(guī)范將原來的USB PD3.0內(nèi)容歸到標準功率范圍（Standard Power Range，簡稱SPR）里面，最大功率保持100W不變，同時增加了擴展功率范圍（Extended Power Range，簡稱EPR），最大功率由100W擴展到240W。

為幫忙客戶縮短研發(fā)周期，維安（WAYON）推出一款240W電源參考設(shè)計，此設(shè)計支持100-240Vac~50/60Hz寬范圍電壓輸入，20V輸出，最大電流12A，滿載效率≥96.5%，輸出電壓紋波＜300mV，外形尺寸僅105mm*58mm*22mm。適用于適配器、POE供電、高功率密度工業(yè)電源、電動工具充電器和服務(wù)器電源模塊等應(yīng)用。

圖1 維安240W無橋方案PCB 正面

圖2 維安240W無橋方案PCB 背面

圖3 維安240W無橋方案拓撲框架

維安240W 電源方案關(guān)鍵參數(shù)

該方案相比圖4標準的無橋FPC結(jié)構(gòu)，具有如下特點：

1、D1 D2 作為旁路橋臂，在正常工況同樣需要整流橋，將D1 D2 D3 D4使用LOW VF整流橋，省去低頻橋臂的MOSFET。

2、高頻橋臂開關(guān)過程中，同步側(cè)GaN在正弦交流電壓低時，驅(qū)動并非全周期工作，這會導(dǎo)致GaN多余發(fā)熱外并SiC SBD后，正溫度SiC SBD對GaN做主動熱均衡，并充當GaN的全旁路器件。

3、可省去兩顆低阻值的SJ MOSFET和一路驅(qū)動，同時將GaN器件使用性價比更高的100mΩ，650V ，并外并兩顆3A SiC，等效常規(guī)PFC。相比傳統(tǒng)無橋PFC結(jié)構(gòu)，成本整體降低明顯（約10-15RMB)。

圖4 傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的無橋PFC 拓撲

圖5 維安無橋省去低頻橋臂的MOS

能效測試

維安240W電源方案整機能效對比市面上普通硅 MOS產(chǎn)品，半載效率下提高明顯，在滿載條件下達到超過96.5%效率，和使用SJ MOSFET傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的無橋PFC效率相當。但相比SJ MOSFET +70mΩ GaN器件無橋拓撲，維安優(yōu)化的無橋PFC成本優(yōu)勢突出。

溫升測試

上圖為維安240W電源方案在無散熱片情況下，25℃環(huán)境溫度下 115V/60Hz裸機連續(xù)運行2小時的熱成像圖。可以看出，由于高效率拓撲設(shè)計和搭配維安優(yōu)異性能器件，240W電源方案背面的實測最大溫度僅為77.4℃。

維安在豐富的功率器件產(chǎn)品線基礎(chǔ)上，深度結(jié)合專業(yè)的功率半導(dǎo)體方案研發(fā)團隊，可以快速推出自主設(shè)計、性價比優(yōu)異的整機方案。

審核編輯黃昊宇