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能华半导体双管反激150W LED电源方案解析
2024-12-10 10:28:07
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前言
能华半导体推出了一系列的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，满足不同功率的输出需求。本期方案解析带来的是一款150W薄型铝壳LED电源方案介绍。
120W-300W功率范围的LED电源，通常采用LLC或者双管正激电路，LLC方案成本较高，而双管正激属于硬开关，EMI整改难度较大。能华半导体所推出的双管反激方案，则在电源方案的成本和性能之间找到了一个近乎完美的平衡点。
这款电源方案初级开关管采用两颗能华半导体CE65H180TOEI氮化镓功率器件，开关频率为100kHz。电源方案支持176~264V输入电压，输出为24V6.25A，平均转换效率为94%，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。
能华半导体150W LED电源外观解析
能华半导体这款LED电源方案采用铝合金外壳，散热能力良好。
外壳正面设有散热开孔，两端设有接线端子。
外壳背面设有螺丝柱，用于固定内部PCBA模块。
壳体侧面设有两个开口。
电源交流输入端子特写。
直流输出端子特写，均设有绝缘保护盖板。
使用游标卡尺测得电源外壳长度约为186mm。
电源外壳宽度约为36.9mm。
电源外壳厚度约为22.9mm。
测得电源重量约为178.8g。
能华半导体150W LED电源内部解析
首先撬开电源上盖。
内部PCBA模块使用螺丝固定在壳体内部。
固定PCBA模块的螺丝特写。
拧下螺丝取出PCBA模块，PCBA模块与壳体之间通过麦拉片绝缘。
PCBA模块和麦拉片之间设有蓝色导热垫。
测得PCBA模块长度约为176.2mm。
宽度约为31.9mm。
厚度约为19.6mm。
PCBA模块正面一览，右侧为交流电源输入端子，向左焊接保险丝，Y电容，整流桥，NTC热敏电阻，安规X2电容和共模电感。向左依次焊接高压滤波电容，隔离变压器，变压器。左侧焊接直流输出端子和滤波电容。
PCBA模块背面焊接两颗整流桥，初级主控芯片，氮化镓开关管，同步整流控制器和同步整流管。
输入端保险丝规格为3.15A 250V。
蓝色Y电容来自STE松田电子。
安规X2电容来自纬迪，规格为0.1μF。
共模电感采用扁铜线绕制。
整流桥型号DBF410，规格为4A 1000V，半桥连接均摊温升。
高压滤波电容规格为400V82μF，两颗并联。
滤波电容为AiSHi艾华品牌。
初级主控芯片来自茂睿芯，型号MK2697A，是一款多模式高频QR控制器，支持10V至88V的输入电压，工作频率高达 130k Hz，采用自适应DCM/QR模式，能确保在不同输出电压和负载条件下保证高效率，专有软启动方案减少了SR Vds应力，优化了轻负载效率，并可通过频率抖动提升EMI性能。
MK2697A内置输出过压、过功率、VCC过压等保护机制，采用SOT23-6封装，适用于AC/DC适配器和通用电源等应用领域。
用于上管驱动的隔离变压器特写。
氮化镓开关管来自能华半导体，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。
另一颗氮化镓开关管型号相同。
宏迦橙ES5JBF，为超快恢复二极管，规格为600V 5A，采用SMBF封装。
另一颗二极管型号相同，两颗用于变压器初级线圈漏感能量回收。
180mΩ取样电阻用于检测初级开关管电流。
为主控芯片供电的滤波电容规格为10μF50V。
变压器磁芯缠绕胶带绝缘。
UMW817C光耦用于输出电压反馈。
蓝色Y电容来自STE松田电子。
同步整流控制器来自茂睿芯，型号MK91808，支持CCM、DCM和QR工作模式，芯片使用自主知识产权的自供电技术为VCC供电，可以直接置于正端应用而无需辅助绕组，采用SOT23-6封装。
同步整流管来自安森德，型号ASS052N10Q1M，NMOS，耐压100V，导阻4.4mΩ，采用PDFN5*6-8封装。
输出端设有三颗滤波电解电容。
电容来自YUSCON煜盛电子，规格为1000μF35V。
充电头网总结
基于能华氮化镓双管反激电路与双管正极电路和LLC电路的对比，双管反激无需谐振电感和谐振电容，在控制器和同步整流芯片上成本均具有显著优势，在成本和性能之间取得了良好的平衡。
充电头网通过解析发现，能华半导体这款150W氮化镓LED电源方案采用长条薄型设计，铝合金外壳具备良好的散热能力，适配多种灯具使用。电源方案采用双管反激架构，使用茂睿芯MK2697A控制器搭配两颗能华半导体CE65H180TOEI耗尽型氮化镓开关管，并使用隔离变压器用于上管驱动。
同步整流控制器采用茂睿芯MK91808，搭配使用安森德ASS052N10Q1M同步整流管，进一步提升转换效率。电源PCBA模块通过导热垫传导热量到铝合金外壳，有效降低工作时的温升。使用双管反激架构搭配氮化镓开关管以及同步整流，可获得媲美LLC架构的转换效率，有效节省能源，降低整体成本。
