芯干线推出480W氮化镓电源方案，采用四颗氮化镓器件

前言

通过应用氮化镓器件到快充充电器中，显著提升了USB PD快充充电器的功率密度，使充电器的体积更小，并且支持更多接口，摆脱了传统的大板砖印象，让充电器变得更加时尚。那么氮化镓引入到传统电源适配器中，能带来什么样的改变呢？

充电头网拿到了芯干线推出的一款480W电源模块，采用高效的PFC+LLC电源架构，输出使用同步整流，其中两颗XG6510B8氮化镓开关管用于PFC升压，两颗XD6506F8碳化硅二极管用于PFC整流，两颗XG6510B8组成LLC半桥。电源模块输出规格为48V10A，转换效率达到96%，满足大功率POE应用和USB PD3.1 240W快充应用。

充电头网下面就对这款氮化镓电源模块进行解析，看看氮化镓技术的引入，对常见的电源模块带来了哪些改变吧。

芯干线480W氮化镓电源方案外观

这款电源模块底部固定了一整面金属散热片，用于为贴片封装的功率器件散热。伴随着封装技术与半导体技术的进步，芯干线这款电源采用全贴片的功率器件设计，简化了生产工艺。

另外一面可以看到PFC升压电感和LLC变压器，在变压器的侧面焊接一块小板，用于电源的整机控制，PCB尾部四颗固态电容用于输出滤波。

测得模块长度为159.95mm。

宽度为50.22mm。

厚度为40.46mm。

拿在手上的大小直观感受。

芯干线480W氮化镓电源方案解析

在对方案模块尺寸有所了解后，下面来看看方案器件的具体信息。

电源模块从左到右依次为输入EMI电路，PFC升压电感，高压滤波电容和LLC变压器，最右侧垂直一排是输出滤波固态电容。电源输入输出均采用插件连接，便于在设备中应用。

侧面可以看到PFC升压电感采用两个磁环叠加绕制，PCBA底部采用三块导热垫进行散热。

另外一面是电源控制小板和两个整流桥，垂直焊接，小板上焊有光耦，用于输出电压反馈。

模块背面是一整片散热铝板，通过螺丝固定在电路板背面。

拧开固定螺丝，拆下电源背面的散热铝板，三块导热垫分别对应PFC升压电路，LLC开关管和同步整流电路。

电源背面从左至右依次是PFC升压开关管，PFC升压整流管，LLC半桥开关管和同步整流管。

通过对电源模块整体观察，芯干线这款480W电源模块采用NXP恩智浦TEA2017二合一控制器进行PFC和LLC控制，输出采用TEA2095进行LLC同步整流，初级侧使用两颗芯干线XG6510B8氮化镓开关管用于PFC升压，两颗XG6510B8组成LLC半桥。

PFC升压整流使用两颗芯干线XD6506F8碳化硅二极管，在CCM模式下，有效降低整流二极管的反向恢复损耗。下面从输入端开始了解电源各个器件的信息。

电源输入端保险丝规格为10A 300V。

压敏电阻型号为14D511，用于输入过压保护，连接在保险丝后面，并联接入电路，在输入电压超过动作电压时，压敏电阻导通，保险丝熔断切断电路，从而起到保护作用。

第一级共模电感，使用绝缘线和漆包线绕制。

安规X2电容来自WQC威庆电子，容量为0.68μF。

第二颗共模电感使用漆包线绕制，两个线圈之间有电木板绝缘。

电源使用两颗GBU1506整流桥用于输入整流，15A600V。整流桥为半桥接法，使用两颗组成全桥均摊发热。

用于抑制上电浪涌电流的NTC热敏电阻，蓝色继电器用于在启动后旁路掉NTC热敏电阻，消除热敏电阻串联在电路中的功率损耗。

CL21X薄膜电容配合磁环电感进行滤波，为PFC电路供电，电容规格为1μF 450V。

磁环电感特写，内部涂胶固定。

第二颗薄膜滤波电容。

PFC升压电感采用两个磁环叠加绕制，底部垫有塑料片绝缘。

芯干线这款480W电源模块的初级控制器采用NXP恩智浦TEA2017，这是一颗集成了多模式PFC和数字配置的LLC二合一的控制器，通过将两颗芯片整合在一起，可以同时输出PFC和LLC驱动信号，无需传统独立的两颗芯片。

恩智浦TEA2017AAT是一款数字化可配置LLC和PFC组合控制器，用于高效谐振电源。它包括LLC和PFC控制器功能。PFC经配置可在DCM/QR、CCM固定频率或支持所有操作模式的多模式下运行，优化PFC效率。TEA2017AAT能够构建一个完整的谐振电源，电源设计简便，组件数量少。TEA2017AAT采用小型窄条SO16封装。

PFC升压开关管使用两颗芯干线氮化镓开关管并联，型号为XG6510B8，是一颗耐压为650V的增强型氮化镓开关管，导阻为100mΩ，具有低导通电阻和低输入电容，无反向恢复损失，支持高频运行。

芯干线XG6510B8采用DFN8*8封装，可用于PD快充，开关电源，PC电源，电池快充，PFC功率因数校正，LED电源以及POE电源等。

PFC开关管电流检测电阻，采用两颗100mΩ和一颗75mΩ电阻并联。

PFC升压整流管使用两颗芯干线碳化硅二极管并联，型号为XD6506F8，是一颗耐压650V的碳化硅二极管，在135℃下的工作电流为11A，具有零反向恢复电流，正温度系数，易于并联操作，支持高速开关，具有低开关损耗以及低散热需求。

芯干线XD6506F8采用DFN8*8封装，适用于开关电源，PFC功率因数校正，电机驱动，牵引逆变器和充电桩等。

两颗PBMUR5JE超快恢复二极管并联，用于在电源上电时为高压电解电容充电，消除对PFC电路的冲击。

两颗高压滤波电容来自丰宾，规格均为120μF 450V，用于将PFC输出的脉动直流电滤波，为LLC级供电。

另一颗初级滤波电容规格同样为120μF 450V。

LLC半桥两颗开关管与PFC开关管同一型号，均为XG6510B8。

两颗MURS160快恢复二极管与氮化镓开关管并联，起到续流作用，提高效率。

小板与谐振电容之间焊接为主控芯片供电的滤波电容，规格为50V 47μF。

绿色谐振电容特写，来自JURCC捷威。

谐振电感上贴有标签，标注线径和圈数，电感量20μH。

LLC变压器也贴有标签。

两颗贴片Y电容均来自四川特锐祥科技股份有限公司，料号TMY1152M，具有体积小、重量轻等特色，非常适合应用于氮化镓快充这类高密度电源产品中。

特锐祥专注于被动元器件的研发、生产及销售，注册资本1亿元。旗下有自主电容品牌两类：SMD TRX及DIP TY电容器，TRX将致力于陶瓷材料的研究，以拓展更多品类的应用，为客户提供更多的解决方案。

充电头网了解到，特锐祥贴片Y电容除了被贝尔金、安克、QCY、声丽、麦多多、OPPO、联想、努比亚、倍思、海陆通、第一卫等品牌的数十款快充产品使用，此外还被伊戈尔40W LED驱动电源、长虹42英寸智能网络电视42P3F内置电源、卓飞航45W氮化镓超快墙充等产品使用，性能获得客户一致认可。

输出同步整流电路一览，使用两颗MOS管与同步整流控制器组成LLC同步整流电路。

同步整流管来自恒泰柯，型号为HGT041N15S，是一颗耐压150V的NMOS，导阻3.8mΩ，采用TOLL封装。

同步整流控制器采用NXP恩智浦 TEA2095，是一颗双路同步整流控制器，内置两个驱动器，可以同时驱动两个同步整流管，并支持独立工作。并采用自适应的栅极器，提高运行效率。

输出固态电容来自丰宾，规格为330μF 63V，四颗并联用于输出滤波。

充电头网总结

芯干线推出的480W氮化镓电源功率密度约为1.5W/cm³，可以看到第三代半导体功率器件的应用，显著降低了电源的散热要求，并缩减了电源的体积。480W的电源尺寸仅与常规的笔记本电源尺寸相当，满足POE交换机和USB PD3.1快充应用。

这款电源中在PFC升压开关管和LLC开关管中使用芯干线氮化镓开关管，型号为XG6510B8，PFC升压整流管采用XD6506F8碳化硅二极管。新一代的半导体器件，有效降低损耗，提升转换效率，改善大功率开关电源产品的使用体验。

芯干线科技是一家专注于第三代半导体功率器件及模块设计研发的高科技企业。公司由该行业国际知名专家领衔，团队拥有成熟流片经验兼具多年创业公司管理能力，同时吸引了相关上市公司市场销售总监以及电源行业资深专家等一批优秀人才加入。

公司产品线包括增强型氮化镓功率器件（X-GaN），碳化硅功率器件（X-SiC）以及第三代半导体电源模块。芯干线为下游客户提供先进的第三代半导体应用方案和全面的技术支持，涵盖消费级、工业级等各领域，帮助客户用最短的时间实现最大的效益。

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