【应用】锐仕嘉240W双C口快充方案应用森国科碳化硅二极管，实现高效率、高功率密度、低温升的快充电源设计

时间： 2022-08-17 来源：森国科

技术问答

锐仕嘉240W双C口电源模块中采用了森国科第五代TMPS碳化硅二极管：型号为KS06065D，耐压650V，正向电流6A，最高工作温度175℃，采用PDFN5*6封装，两颗用于两相整流。还有一颗碳化硅二极管用于PFC旁路，在启动时为电解电容充电。

深圳市森国科科技股份有限公司是一家专业从事碳化硅（SiC）功率器件设计及销售的国家高新科技企业，总部设在深圳。现主营的第五代650V和1200V TMPS（Thinned MPS）碳化硅二极管经过了市场的严格验证，良率高达97%以上，实现了大规模量产。该系列SiC产品以其优于硅基产品的特性，可广泛应用于新能源汽车、光伏逆变器、充电桩电源模块、矿机电源、通信设备电源、5G微基站电源、服务器电源、工业电源、快充电源、轨道交通电源等多个大型领域。森国科合作最密切的供应商是全球公认的特色工艺第一名的X-FAB，我们的产品在封装工艺上取得了重大突破，完成了从SMA到TO-247全系列的产品封装布局，推出了最低漏电流、最小封装、最低VF的各系列SiC器件，可满足客户的多样化需求。

前言

深圳锐仕嘉科技有限公司是一家专业致力于提供高效率，高功率密度及高可靠性的开关电源及储能电源方案商，与全球功率半导体领导品牌英飞凌签署战略合作伙伴协议。能与客户及时分享当前半导体前沿技术，并可为客户提供从方案选型到产品认证批量生产的配套服务, 以及提供相关配套核心元器件销售服务。

锐仕嘉针对百瓦级电源市场推出了240W氮化镓电源模组方案，其基于PFC+LLC电路拓扑进行设计的二合一主控TEA2016，同步采用MP6924A，使用Transphorm氮化镓开关管搭配森国科碳化硅二极管，利用高集成主控和第三代半导体器件，实现了高效率、高功率密度、低温升的快充电源设计。

锐仕嘉240W快充方案外观

锐仕嘉双C口电源模块采用PFC+LLC高效拓扑，搭配二次降压电路设计，支持240W功率盲插，双口输出时功率均为65W，支持独立快充。

电源PCBA模块预留了折叠插脚的空间，从正面图上来看，左上角为PFC升压电感，依次是高压滤波电容，LLC变压器。左下角是EMI滤波电路，右下角是输出降压电路，使用麦拉片绝缘隔离。

PCB背面是三颗氮化镓开关管和一颗碳化硅二极管组成的初级部分，由TEA2016高集成主控控制，初级电路精简，并没有采用大功率电源中常见的小板焊接方式。输出侧电路只占左下角很小一部分，使用三块PCB垂直焊接，分别用于同步整流和二次降压。

测得模块长度为68.57mm。

宽度为68.86mm。

厚度为22.46mm，进而算得DEMO的功率密度为1.32W/cm³。

另外测得重量约为153g。

锐仕嘉240W快充方案详解

上面对这款240W电源模块进行了简单介绍，下面就对这款电源模块进行详细解析，一起来看看设计和用料如何。

电源输入端一览，交流输入焊接连接到PCB上，焊接有保险丝，两级共模电感，安规X2电容和NTC浪涌抑制电阻。

交流输入首先通过一颗慢熔保险丝，保险丝规格为5A 250V。

第一级共模电感，使用漆包线和绝缘线并绕。

安规X2电容来自JURCC捷威电子。

第二级共模电感使用扁铜线绕制，底部焊接绝缘支架。

NTC热敏电阻丝印5D-5，用于限制接入电源的冲击电流。热敏电阻后面的红色捷威电容用于整流桥输出滤波，整流桥在红色电容后面。

输出滤波电感采用磁环绕制。

用于PFC供电滤波的捷威薄膜电容，规格为1μF 450V，电容后面是PFC升压电感。

PFC升压电感特写。

下面来到电源背面，这款电源采用PFC+LLC架构，主控芯片使用NXP恩智浦TEA2016，是一颗二合一控制器，芯片内置DCM模式PFC控制器和LLC谐振控制器，内置数字架构控制，参数可配置，简化了电源设计，外围元件精简，内置多重完善的保护功能。

PFC开关管使用transphorm TP65H150G4LSG，是一款DFN8*8封装的氮化镓开关管，耐压650V，瞬态耐压800V，导阻为150mΩ，栅极支持20V耐压，具备极低的反向恢复电荷，并减小开关损耗。相比传统硅器件可提升能效及开关频率，提升系统功率密度，减小系统尺寸及重量，并降低系统成本。

PFC升压整流管使用森国科 KS06065D，耐压650V，正向电流6A，最高工作温度175℃，采用PDFN5*6封装。

高压滤波电容来自贵弥功，规格为450V 120μF，KMQ系列，105℃耐高温。

LLC开关管使用transphorm TP65H3000G4LSG，是一款DFN8*8封装的氮化镓开关管，耐压650V，瞬态耐压725V，导阻为240mΩ，栅极支持18V耐压，具备极低的反向恢复电荷，并减小开关损耗。transphorm的耗尽型氮化镓器件，兼容传统硅MOS的控制器，相比增强型氮化镓开关管，无需额外增加元件，修改电路，简化了氮化镓器件的应用。

使用两颗TP65H3000G4LSG氮化镓开关管组成半桥。

电源初级使用一颗JSH万京源PZ系列固态电容，用于PFC+LLC控制器供电滤波，规格为100μF 35V。

LLC谐振电容来自捷威。

谐振电感特写。

两颗贴片Y电容均来自四川特锐祥科技股份有限公司，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。料号为TMY1221K。

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