前不久充電頭網(wǎng)拆解了多個電動車充電器，這些電動車充電器均采用反激架構(gòu)和二極管整流，并配有散熱風(fēng)扇。轉(zhuǎn)換效率低，體積較大不說，在長時間使用后內(nèi)部積灰影響散熱效果，且風(fēng)扇噪聲也會變大，影響可靠性的同時還會縮短使用壽命。
 
據(jù)央視網(wǎng)科技報道數(shù)據(jù)顯示，全國每年發(fā)生約 2000 起與電動自行車有關(guān)的火災(zāi)，其中 80% 是充電時引發(fā)。電動車電池發(fā)生爆炸、自燃等現(xiàn)象已經(jīng)造成了不少人員傷亡、財產(chǎn)損失，政府相關(guān)部門也對之投以極大的重視。

所以優(yōu)化傳統(tǒng)充電器的設(shè)計，去掉散熱風(fēng)扇，增加充電器防塵防水等級，采用PFC+LLC+SR架構(gòu)去提升產(chǎn)品可靠性成了最重要的課題。
 
要解決這個問題，高效的電源方案和第三代半導(dǎo)體是必不可少的，通過使用PFC+LLC+SR架構(gòu)，泰高技術(shù)的GaN驅(qū)動+HEMTs 功率芯片，可以在無需主動散熱的前提下顯著縮小體積，使大功率充電器的尺寸與常見適配器相仿，更加便于攜帶。
 
深圳市富源電電源有限公司是一家專業(yè)的開關(guān)電源供應(yīng)商，產(chǎn)品包括平衡車充電器，智能家居電源，POE電源，電動車充電器，安防攝像頭電源以及通用，專用開關(guān)電源。公司業(yè)務(wù)全面，并具有全球多個國家的電子產(chǎn)品安規(guī)認(rèn)證和環(huán)保認(rèn)證，實力雄厚。
 
作為一家深耕電源行業(yè)14年的充電器企業(yè)，富源電研發(fā)的產(chǎn)品有著完善的技術(shù)專利，獲得國內(nèi)外600多項標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證，也是國內(nèi)唯一參與制定美國UL2272標(biāo)準(zhǔn)的充電器企業(yè)。富源電深知產(chǎn)品安全作為用戶的基本訴求，是企業(yè)必?fù)?dān)的責(zé)任，在這個追求利益風(fēng)氣盛行的時代下，富源電仍堅守本心，堅持科技創(chuàng)新，曾多次被央視（二套）財經(jīng)頻道采訪和報道，不斷琢磨做出更好的產(chǎn)品，兼顧品質(zhì)與安全，做世界上最安全的充電器是富源電的使命，為了延續(xù)這樣的使命，富源電引入了泰高技術(shù)的GaN驅(qū)動+HEMTs 功率芯片，并應(yīng)用到鋰電池充電器中。
 
這款充電器內(nèi)置四顆泰高技術(shù)的GaN驅(qū)動+HEMTs 功率芯片，采用全封閉密封設(shè)計，輸出功率為168W，支持 36V 鋰電池與48V鋰電池充電，內(nèi)置充飽轉(zhuǎn)燈功能，并具有過壓保護(hù)，過流保護(hù)，短路保護(hù)，過熱保護(hù)等保護(hù)功能，滿足電動車的鋰電池充電應(yīng)用。下面充電頭網(wǎng)就對這款充電器進(jìn)行拆解，一起看看內(nèi)部的方案和用料。
 
富源電168W氮化鎵鋰電池充電器外觀

富源電168W氮化鎵鋰電池充電器基于泰高技術(shù)GaN驅(qū)動+HEMTs 功率芯片設(shè)計生產(chǎn)，樣式和一般90W筆電適配器一樣，但相較此前充電頭拆解的幾款電動車充電器來說，已經(jīng)不再需要風(fēng)扇進(jìn)行主動散熱，并且功率密度大于同功率的傳統(tǒng)電動車充電器 1倍以上，這就證明了這款充電器有著非常優(yōu)秀的效率。
 
相關(guān)參數(shù)信息：
額定輸入電壓：100-240Vac
輸出電壓范圍：29.4V-67.2V
電流范圍：0-5.5A
推薦電壓電流：42V4A     54.6V3A
額定輸出功率：168W
效率：≥93.5%（AC 90V/60Hz）
環(huán)境溫度：25°
IP53 放塵防水等級

保護(hù)功能：過壓保護(hù)、過流保護(hù)、短路保護(hù)、過溫保護(hù)、充滿自動斷電、防倒

機(jī)身上設(shè)有指示燈，轉(zhuǎn)燈電流：小于400mA 紅燈轉(zhuǎn)綠燈。指示燈亮綠光表示待機(jī)模式，亮紅光表示充電模式， 紅燈轉(zhuǎn)綠燈表示充滿電 。
 

 輸入端采用8字插口，插口母座獨立模塊設(shè)計。

 測得充電器機(jī)身長度為139.75mm。

 寬度為61.88mm。

 厚度為35.04mm。

 輸出DC線纜長度約1.2米。

 拿在手上的大小直觀感受。

 
另外測得充電器凈重約為437g。

富源電168W氮化鎵鋰電池充電器解析
 
 
拆開充電器外殼，內(nèi)部PCBA模塊包裹麥拉片以及散熱片幫助散熱，此外有導(dǎo)熱墊幫助核心器件散熱。
 

 
測得模塊長度為131.77mm。
 

 
寬度為51.96mm。
 

 
厚度為23.83mm。
 

 
輸入端整流橋固定彎折散熱片上進(jìn)行散熱。
 
富源電這款氮化鎵充電器采用PFC+LLC+SR架構(gòu)，使用高效架構(gòu)搭配同步整流，大幅提高轉(zhuǎn)換效率，并使用氮化鎵器件，降低開關(guān)損耗，進(jìn)一步提升開關(guān)頻率，減小充電器體積。
 

 
PCBA模塊正面一覽，左側(cè)為電源輸入插座，焊接保險絲，EMI濾波電路和整流橋，向右依次焊接PFC升壓電感，諧振電感和LLC變壓器，在上方焊接高壓濾波電容，變壓器右側(cè)焊接固態(tài)電容和輸出線。
 
 
背面焊接PFC升壓開關(guān)管，PFC整流管，電源主控芯片，LLC開關(guān)管，右側(cè)焊接反饋光耦，同步整流控制器，同步整流管和運放。PCBA模塊背面白色框為導(dǎo)熱墊粘貼位置，對應(yīng)四顆泰高技術(shù)的GaN驅(qū)動+HEMTs 功率芯片。

 
這款電源采用PFC+LLC+SR開關(guān)電源架構(gòu)設(shè)計，PFC電路進(jìn)行功率因數(shù)校正，LLC電源采用同步整流輸出，由運放根據(jù)輸出電流進(jìn)行恒流恒壓控制。下面就對這款電源方案進(jìn)行介紹，看看設(shè)計和用料。
 

 
電源適配器初級主控芯片來自恩智浦，型號為TEA2017AAT，是一款數(shù)字化可配置LLC和PFC組合控制器，用于高效諧振電源。芯片包括LLC和PFC控制器功能。PFC經(jīng)配置可在DCM/QR、CCM固定頻率或支持所有操作模式的多模式下運行，優(yōu)化PFC效率。
 

芯片內(nèi)部集成高壓啟動和X電容放電，內(nèi)部集成驅(qū)動器，可直接驅(qū)動高壓上管，無需外置驅(qū)動器。PFC可配置為DCM/QR，DCM/QR/CCM混合模式和CCM固定頻率三種運行模式，滿足不同功率應(yīng)用需求。
 
 
PFC升壓開關(guān)管使用兩顆泰高技術(shù)第二代的 TP44100SG GaN驅(qū)動+HEMTs 功率芯片。泰高技術(shù) TP44100SG 是一顆650V耐壓，最高瞬態(tài)耐壓900V，90mΩ導(dǎo)阻的GaN驅(qū)動+HEMTs 功率芯片，支持6V 與大于12V信號控制，支持氮化鎵直驅(qū)控制器與傳統(tǒng)控制器使用。
 
泰高技術(shù) TP44100SG GaN驅(qū)動+HEMTs 功率芯片不需要VCC供電，應(yīng)用在PFC＋LLC 或 無橋PFC＋ AHB 等大功率拓?fù)涞脑O(shè)計提供更可靠與更簡單的設(shè)計。針對 TP44100SG GaN驅(qū)動+HEMTs 功率芯片做并聯(lián)去應(yīng)用輸出電流大于60A的設(shè)計，其外圍器件簡單并且可以實現(xiàn)最多6顆合封GaN驅(qū)動+HEMTs 功率芯片做并聯(lián)。
 

泰高技術(shù)TP44100SG支持單管，半橋應(yīng)用，適用于AC-DC，DC-DC，DC-AC應(yīng)用，支持標(biāo)準(zhǔn)PFC和圖騰柱PFC應(yīng)用，支持高頻LLC應(yīng)用，支持快充、筆記本電源等充電應(yīng)用。支持LED照明、電機(jī)驅(qū)動與服務(wù)器電源應(yīng)用。
 

 
泰高技術(shù) TP44100SG 采用QFN5*7mm2封裝，具有加強的散熱性能，其散熱的性能足跟市面上QFN6x8mm2 與 QFN8x8mm2 芯片封裝相競爭，封裝具有低電感，適合高頻高功率密度電源使用。
 

 
PFC整流管來自美浦森，型號為MSM06065G1，采用兩顆并聯(lián)。是一顆650V耐壓，150℃連續(xù)正向電流6A的碳化硅二極管，采用DFN5*6封裝，超薄封裝節(jié)省體積，適用于高功率密度的大功率氮化鎵快充應(yīng)用。
 

 
LLC半橋開關(guān)管采用兩顆泰高技術(shù) TP44200SG GaN驅(qū)動+HEMTs 功率芯片，泰高技術(shù)的氮化鎵電源芯片TP44200SG，是一款額定電壓650V的GaN驅(qū)動+HEMTs 功率芯片，導(dǎo)阻180mΩ，能滿足中功率移動設(shè)備和消費類電力電子市場的需求，加速淘汰低速開關(guān)頻率的傳統(tǒng)硅芯片，搶占中功率充電市場。
 
 
這款180mΩ TP44200SG采用5*7mm小型PQFN封裝，擁有專利的集成散熱技術(shù)，適用于高效率，高功率密度的電源系統(tǒng)，其產(chǎn)品的電流承載能力提高了50％。
 

 
初次級之間兩顆光耦分別用于PFC控制和輸出電壓反饋調(diào)節(jié)。
 

 
同步整流控制器來自MPS，型號MP6924A，是一顆LLC同步整流控制器，具有更強的抗干擾度和快速關(guān)斷功能，可兼容CCM/DCM模式。MP6924A內(nèi)部集成了兩個同步整流控制器，分別用于LLC兩個次級線圈輸出的整流應(yīng)用，適用于LLC轉(zhuǎn)換器同步整流應(yīng)用。
 

 
LM358雙運放用于恒壓恒流及轉(zhuǎn)燈控制。
 

 
3296多圈電位器用于輸出電壓微調(diào)。
 
關(guān)于泰高技術(shù)
 
深圳市泰高技術(shù)有限公司成立于中國深圳, 主要從事為第三代半導(dǎo)體硅基氮化鎵材料技術(shù)的集成電路的研發(fā)和銷售， 其芯片設(shè)計中心位于美國芝加哥，其產(chǎn)品應(yīng)用中心位于中國深圳與廈門。
 
泰高技術(shù)的研發(fā)團(tuán)隊早在2010年IR公司就研制先進(jìn)的氮化鎵芯片并掌握其重要氮化鎵發(fā)明專利，現(xiàn)有研發(fā)團(tuán)隊在射頻和功率半導(dǎo)體領(lǐng)域深耕超過20年。 我們具有卓越的芯片設(shè)計能力，現(xiàn)有產(chǎn)品包括 RF 射頻開關(guān)（GaN-On-Si 寬帶技術(shù)） 、 RF高功率放大器（GaN-On-SiC DHEMT 技術(shù)）、電源功率芯片（GaN-On-Si EHEMT 技術(shù)），全部具有國際領(lǐng)先水平。
 
泰高技術(shù)正由一支在半導(dǎo)體行業(yè)管理經(jīng)驗超過15年的團(tuán)隊運營著，我們將持續(xù)投入資源在射頻和功率芯片相關(guān)的工藝技術(shù)提升上，朝著降低能耗，降低成本，提供高可靠性的目標(biāo)前進(jìn)
 
“泰高, 讓設(shè)計變簡單”是我們理想，實現(xiàn)這個理想得益于我們通過精巧的布局，使得工程師更加便捷設(shè)計，為產(chǎn)品更高效、更小、更可靠的全新解決方案帶來更多可能。
 
泰高技術(shù)已完成 150W 至 600W 的符合新國標(biāo)的氮化鎵鋰電池充電器方案，持續(xù)推出中。
 
充電頭網(wǎng)拆解總結(jié)
 
富源電推出的這款鋰電池充電器一改傳統(tǒng)充電器體積較大，重量重，不好收納，產(chǎn)品可靠性差等缺點。富源電使用泰高技術(shù)GaN驅(qū)動+HEMTs 功率芯片和高效LLC同步整流電源架構(gòu)，大幅提升了電源轉(zhuǎn)換效率，并且顯著縮小體積。使得電動車充電器與常見的氮化鎵適配器體積相仿，便于攜帶的同時大大提升了用戶使用體驗。

這款充電器采用PFC+LLC+SR高效架構(gòu)，采用恩智浦TEA2017二合一主控芯片，PFC升壓使用兩顆TP44100SG 650V 90mΩ GaN驅(qū)動+HEMTs 功率芯片并聯(lián)，LLC半橋使用兩顆TP44200SG 650V 180mΩ GaN驅(qū)動+HEMTs 功率芯片組成半橋，并使用MP6924A搭配MOS管組成同步整流。泰高技術(shù)GaN驅(qū)動+HEMTs 功率芯片支持6V或大于12V驅(qū)動電壓，支持氮化鎵直驅(qū)控制器和傳統(tǒng)控制器使用。
 
PCBA模塊對應(yīng)GaN驅(qū)動+HEMTs 功率芯片的位置粘貼導(dǎo)熱墊，利用散熱片為功率芯片散熱，散熱要求大大降低，不再需要內(nèi)置風(fēng)扇，避免積灰和風(fēng)扇噪聲影響使用。內(nèi)部電容采用永銘長壽命電解電容，輸出濾波采用固態(tài)電容，內(nèi)部設(shè)計緊湊，整體做工扎實，用料可靠。