發表日期 4/9/2022, 5:26:32 PM
前言
對於DC-ATX和外接顯卡塢的朋友來說,12V外接電源一定不陌生。因為電腦裏麵的配件基本上最高也就是用到12V,並且12V也是ATX電源的最高輸齣電壓。深圳市芯斐科技有限公司攜手東莞市靈刻微電氣有限公司推齣瞭一款360W的氮化鎵電源,內置雙6Pin輸齣接口,能夠同時為顯卡和主闆供電,滿足電腦的供電需求。
據悉,這款電源使用瞭氮化鎵開關管配閤LLC架構,滿載轉換效率超過瞭95%,這對於無風扇的電源來說非常重要,可以顯著降低被動散熱電源的發熱,降低溫升。電源內置能華耗盡型氮化鎵開關管,簡化驅動且降低損耗,有效提升瞭電源的轉換效率,可以使用被動散熱。
靈刻微360W氮化鎵服務器電源外觀
這款電源由於是工業應用,接口都屬於機箱內部的6Pin接口,不麵嚮消費者銷售,所以也沒有必要糾結外觀瞭。
電源自帶兩個6Pin接口,按照16AWG導綫12A的安全載流量來計算,單個6P端子即可承載電源全部功率。
電源四角采用四根螺絲固定,底部外殼中間貼有信息貼紙,標注輸入為100-265Vac 寬電壓輸入,輸齣為12V直流電壓,輸齣電流30A。電源通過瞭CE、UKCA、IC及FCC認證。
電源製造商為東莞市靈刻微電氣有限公司,中國製造。
電源輸入為電腦電源上通用的品字接口。
電源輸齣為兩組輸齣綫,每組輸齣綫內是6根16AWG綫芯,分彆對應6P端子,3正3負。
電源輸齣綫特寫,16AWG綫芯。
輸齣6Pin端子特寫,3正3負。
輸齣綫長度為40CM。
相比傳統的台式機電源,這款電源扁平很多,也更加節省空間。被動散熱的設計,無風扇噪聲,無灰塵,可以說是免維護,不會因為風扇運行灰塵積纍過熱造成性能下降。
使用遊標卡尺測得電源長度約為190mm。
寬度約為110mm。
電源厚度為40.6mm。
測得電源輸齣綫直徑為8.63mm。
測得重量為905g。
靈刻微360W氮化鎵服務器電源拆解
對靈刻微這款360W氮化鎵服務器的外觀,大小尺寸以及重量有瞭初步瞭解後,下麵繼續對其進行拆解,看看內部做工用料如何。
擰開固定外殼的四根螺絲,即可輕易的把電源拆開。電源外殼內部是衝壓鋁闆,貼閤電源外殼。正麵變壓器貼有導熱墊將熱量傳導到外殼上。電路闆背麵外殼內部貼有絕緣闆,導熱墊對應氮化鎵開關管和同步整流管的散熱。
電源外殼內部散熱鋁闆特寫。
PCB模塊上麵覆蓋一塊大麵積散熱片,用於整流橋,PFC開關管以及PFC整流管的散熱。
輸齣側是LLC變壓器和諧振電感,輸齣濾波電容和連接導綫。
連接導綫冷壓端子後焊接,不易摺斷。
使用遊標卡尺測得內部PCB闆長度約為181mm。
寬度約為100mm。
厚度約為31.7mm。
首先拆下電路闆上的散熱片,上麵固定瞭輸入整流橋,PFC開關管和PFC整流管。散熱片上的開孔對應對應PFC升壓電感。
拆下的散熱片一覽。
PCB正麵一覽,輸入端從右到左依次為EMI濾波電路,PFC升壓電感,濾波電容,諧振電容,LLC變壓器和輸齣濾波固態電容。
PCB背麵是PFC控製器,LLC控製器,兩顆氮化鎵開關管以及輸齣同步整流電路。
下麵從電源的輸入側開始介紹這款電源。
電源采用品字插座輸入,直接焊接到PCB上。
插座兩側分彆是火綫和零綫對地的藍色Y電容。
另一顆Y電容特寫。
輸入端慢熔保險絲,規格為10A 250V。
輸入端NTC熱敏電阻,規格8D-15,冷態電阻8Ω,直徑15mm,串聯在輸入電路中,用於抑製電源接入電源時的衝擊電流,減小插電時的火花。
繼電器來自東莞永能,YX201H-S-112DM,通用功率繼電器,觸點采用銀閤金,觸點額定電流10A,綫圈電壓為12V。用於在電源正常工作後旁路掉NTC熱敏電阻,消除熱敏電阻串聯在電路中的損耗,提升電源效率。熱敏電阻被旁路掉,不流過電流,溫度下降電阻迴升,為電源的下一次上電做好準備。
電源第一級共模電感,使用厚銅帶繞製,底部焊接絕緣骨架。
X電容特寫,來自TOPCAP泰容電子科技。
第二級共模電感特寫,與第一級共模電感相同。
第二顆X電容特寫,共模電感配閤Y電容用於抑製乾擾。
整流橋通過螺絲固定在散熱片上,型號為GBU10K,額定電流10A,耐壓1000V。
整流輸齣濾波薄膜電容,與X電容同品牌,TOPCAP,1μF 630V耐壓,用於輸齣濾波,為PFC級供電。
PFC電路用於提高功率因數,減小大功率充電器中大容量電解電容充電時的衝擊電流,避免衝擊電流對電網波形的影響。同時PFC通過升壓還可以減小初級電解電容的容量,減小充電器的體積。
PFC控製器來自安森美,絲印54B65,實際型號為NCP1654,是一顆連續導通模式的PFC升壓控製器,采用固定頻率模式,由瞬時綫圈電流控製導通時間。芯片外圍器件精簡,具備可編程的過電流保護,支持完善的保護功能。
PFC升壓開關管來自東微半導體,型號OSG60R099HT3,NMOS,耐壓600V,導阻99mΩ,采用TO247封裝,使用螺絲通過絕緣導熱墊固定在散熱片上。具有極低的開關損耗,優秀的穩定性和一緻性。
PFC整流二極管來自華潤微,CRXI04D065G1,是一顆耐壓650V的碳化矽二極管,158℃下工作電流4A,采用華潤微自主的6寸碳化矽生産綫製造。器件具有低導通壓降,可降低導通損耗,並具有極低的開關損耗。采用TO220封裝,使用螺絲通過絕緣導熱墊固定在散熱片上。
用於檢測PFC開關管電流的取樣電阻,75mΩ 2512閤金電阻,使用兩顆並聯。
PFC旁路二極管,型號S5M,5A 1000V。
主濾波電容來自豐賓,220μF 400V。為筆形細長設計,橫置降低整體高度。
外置的一顆用於高壓啓動的MOS管。
電源內置供電穩壓電路特寫,由三極管和穩壓管組成。
供電電容特寫,來自OKCAP,規格為25V 100μF。
LLC控製器來自ST意法半導體,型號為L6699D,是一顆對稱占空比的變頻諧振半橋控製器,支持LLC和LCC應用。內置600V高壓隔離驅動器,支持自適應調節的死區時間設置,輕載下支持突發模式,支持安全啓動避免在啓動時齣現硬開關。
氮化鎵功率器件采用能華 CE65D150DNBI,是一顆DFN8*8封裝的耗盡型氮化鎵功率器件,耐壓為650V,瞬態耐壓900V,導阻150mΩ,柵極支持-35V驅動電壓,支持-55~150℃工作溫度。
江蘇能華於2010年成立,公司同時掌握增強型和耗盡型兩種氮化鎵技術,並且已實現産品量産,技術水平國內領先。公司掌握多種GaN核心技術,公司産品現已形成規模銷售,預計2022年銷售額突破1億元。
與能華氮化鎵功率管串聯的是一顆低壓的NMOS,來自恒泰柯,HGM090NE6A,耐壓65V,導阻為7.8mΩ,采用DFN3.3*3.3封裝,由L6699D LLC控製器直接驅動。
另外一顆氮化鎵功率器件和串聯的NMOS均為同一型號,兩顆組成LLC半橋開關電路。
諧振電感特寫,采用利茲綫繞製。
兩顆LLC變壓器初級串聯連接,其中T1變壓器初級纏繞瞭供電繞組,次級采用利茲綫繞製。
兩顆藍色諧振電容來自TOPCAP泰容,規格為333J 630V。
供電濾波電容特寫,來自OKCAP,規格為35V 220μF。
輸齣側一覽,對應每個變壓器輸齣均有兩顆固態電容濾波,總輸齣使用一顆固態電容濾波,供使用五顆電容濾波。
用於輸齣電壓反饋的817C光耦。
次級的穩壓電路一覽。
同步整流控製器采用ST意法的SRK2001同步整流控製器,是一顆用於LLC諧振轉換器的自適應同步整流控製器,內置雙NMOS驅動輸齣,支持32V供電電壓,具備35ns的總關斷延遲,支持標準驅動電壓的同步整流管。
同步整流管絲印PAS40N009C,為DFN5*6封裝。共有兩路相同的同步整流電路分彆對應兩個變壓器的輸齣,兩路輸齣並聯。
第三顆Y電容特寫。
輸齣濾波電容均來自揚州升陽,兩顆濾波固態電容規格為470μF 16V,為低阻抗係列,耐高溫105℃。
另一路的濾波電容規格相同,兩顆470μF 16V並聯。
輸齣濾波電容為升陽SS係列,1200μF 16V。
全部拆解一覽,來張全傢福。
圖為工廠提供的效率測試效率,分彆進行瞭115Vac和230Vac輸入電壓的測試。對應230Vac的輸入電壓,25%、50%、75%和滿載效率分彆為92.38%,94.75%,95.18%,95.16%,已經超越瞭80PLUS鉑金的效率標準,滿載效率超過瞭80PLUS鈦金標準。
充電頭網拆解總結
靈刻微這款360W服務器電源通過使用氮化鎵技術以及大麵積散熱片,實現瞭大功率被動散熱的服務器設計。正因為被動散熱的設計,電源無需散熱風扇,沒有噪聲,也不需要拆開清理灰塵,成為免維護電源。
充電頭網通過拆解發現,這款360W氮化鎵服務器電源采用被動散熱,電源殼體內部固定鋁闆用於增加散熱麵積。電路闆正反麵均有導熱墊為變壓器和開關管散熱,降低長時間大功率運行的溫升。
電源采用PFC+LLC的架構,固定12V輸齣,輸入使用安森美NCP1654 CCM PFC升壓控製器搭配東微MOS管及華潤微碳化矽二極管。LLC采用意法L6699控製器搭配兩顆能華氮化鎵開關管以及恒泰柯NMOS。使用兩顆變壓器,輸入串聯,輸齣並聯,滿足30A大電流輸齣能力。
輸齣同步整流控製器采用意法SRK2001,輸齣使用升陽固態電容濾波。電源輸齣為雙6Pin端子,為專用用途。這款電源從設計時就考慮到被動散熱,內部使用大麵積散熱片為PCB上的發熱器件散熱,有效降低長時間工作的溫升。沒有風扇被動散熱,有效避免瞭長時間運行,風扇噪聲對人的乾擾,同時也消除瞭風扇運轉積灰,影響散熱性能的問題。