前言
本期拆解带来的是光宝推出的一款3000W碳化硅直流电源模块,这款模块型号为PS-2322-HADU-LF,支持200-277V交流输入,额定输出直流电压240V,输出电流12.5A,待机电源输出电压12V,输出电流100mA。
电源模块采用长条形外壳,外侧设有安装提手,指示灯和散热风扇,内侧设有输入和输出连接器。电源内部使用图腾柱PFC+两路移相全桥架构,使用Wolfspeed碳化硅开关管和意法半导体碳化硅二极管。下面服务器电源网就带来这款模块的拆解,一起看看内部的方案和用料。
光宝3000W碳化硅直流电源模块外观
光宝碳化硅电源模块为长条形造型,采用镀锌钢板外壳,机身正面粘贴标签。
壳体采用拼接结构,盖板通过螺丝固定。
外壳设有弹片接地。
电源机身标签特写
型号:PS-2322-HADU-LF
交流输入:200-277V~ 50-60Hz 22A MAX
直流输出:+240V ⎓ 12.5A MAX
+12Vsb_PSC ⎓ 100mA MAX
机身侧面设有锁定卡扣和接地弹片。
机身侧面的锁定卡扣特写。
机身侧面接地弹片特写。
壳体背面设有固定螺丝孔。
电源外侧设有散热风扇,安装提手和指示灯。
尾部上方设有输入连接器,底部为输出连接器,两侧设有滤波电容。
测得电源机身长度约为790mm。
电源机身宽度约为80mm。
电源机身厚度约为40mm。
测得电源重量约为6.7kg。
光宝3000W碳化硅直流电源模块拆解
看完了光宝这款电源模块的外观展示,下面就进行拆解,一起看看内部的方案和用料。
首先拧下固定螺丝,拆开电源外壳。
电源壳体通过拼接组成,内部粘贴麦拉片绝缘。
麦拉片粘贴导热垫利用外壳散热。
电源内部由多块PCBA模块组成,之间通过导线连接。
外侧设有散热风扇,升压模块和高压滤波电容。
输出侧设有移相全桥模块。
模块之间设有导线连接。
拧下固定螺丝,拆解取出内部PCBA模块,上方为移相全桥模块,中间为图腾柱PFC模块,下方为升压模块。
PFC模块正面一览,右侧设有输入连接器,压敏电阻和保险丝外套热缩管绝缘,Y电容外套热缩管绝缘,并打胶加固。中间位置设有切换继电器和软启动开关管,左侧设有PFC开关管,高压滤波电容,PFC升压电感和两路辅助电源。
PFC模块背面设有驱动器,整流桥,隔离采样芯片,电流采样电阻等元件。
侧面连接器一览,左侧为双路交流输入,中间为通信端子,右侧为直流输入。
PCB焊接连接端子,连接到侧面铜条,通过螺丝固定。铜条内侧设有控制小板。
直流输入通过侧面铜条连接到升压模块。
输入端设有保险丝和压敏电阻。
保险丝和压敏电阻外套热缩管绝缘,保险丝规格为20A。
压敏电阻料号TVR14561,用于吸收过压浪涌。
Y电容外套热缩管绝缘,并打胶固定。
Y电容来自华新科,料号AH222M。
中间位置设有切换继电器和开关管。
安规X2电容来自凯励,规格为0.33μF。
另一颗电容规格相同。
蓝色薄膜电容特写。
用于输入切换的继电器和软启动的开关管特写。
切换继电器来自宏发,型号HF115F/012-1HS3AF,为小型功率继电器,触点容量16A250VAC,线圈电压12V,两颗继电器串联连接。
两颗8mΩ取样电阻并联,用于输入电流检测。
整流桥来自光宝,型号TT8M,规格为1000V 8A,采用TTL封装。
IGBT来自英飞凌,丝印H30SR5,型号IHW30N160R5,为分立IGBT器件,带反并联二极管,规格为1600V30A,采用TO247-3封装。
输出端设有安规X2电容,共模电感等元件,并设有金属屏蔽罩。
安规X2电容来自华容,规格为1.5μF。
两颗蓝色Y电容特写。
共模电感采用漆包线绕制,底部设有电木板绝缘。
共模电感两侧设有气体放电管。
另一颗气体放电管特写。
两颗安规X2电容特写。
三颗蓝色Y电容特写。
两颗5mΩ电阻并联,用于PFC电感电流检测。
隔离放大器来自德州仪器,型号AMC1301,是一颗精密增强型隔离放大器,支持±250mV输入电压范围,支持-40~125℃工作温度,采用SOIC8封装,用于电流信号采集。
散热片设有图腾柱PFC开关管。
背面设有继电器和启动电阻。
散热片背面设有热敏电阻,并设有供电变压器。
继电器采用宏发HF115F/012-1HS3AF。
启动电阻来自TDK,料号C1412。
图腾柱PFC快管来自Wolfspeed,型号C3M0065090D,为碳化硅开关管,耐压900V,导阻65mΩ,采用TO 247-3封装。
驱动器来自思佳迅,型号Si8273BBD,为双路隔离驱动器,具有高瞬态抗扰度,具备2500kVrms隔离能力,支持-40~125℃工作温度,采用16-pin SOIC封装。
图腾柱PFC慢管来自安森美,型号NTHL027N65S3HF,NMOS,耐压650V,导阻27.4mΩ,采用TO-247-3LD封装。
用于驱动图腾柱PFC慢管的驱动器型号相同。
驱动器来自德州仪器,型号UCC27424,为双通道低侧栅极驱动器,支持4A输出电流,采用SOIC8封装。
为隔离驱动器供电的变压器特写。
另一颗变压器特写。
PFC电感采用磁环绕制。
两颗隔离变压器特写。
滤波电容来自红红宝石,为MXH系列电解电容,规格为500V1200μF。
电容焊接小板转接,并粘贴麦拉片绝缘。
辅助电源保险丝来自诚润电子,规格为2A300V。
NTC热敏电阻料号SCK052。
整流桥来自台半,型号ABS20M,规格为1000V 2A,采用ABS封装。
高压滤波电容来自红宝石,为BXC系列长寿命电解电容,规格为500V6.8μF。
辅助电源芯片来自意法半导体,型号VIPER17H,是一颗固定频率6W高性能离线高压转换器,芯片内置800V开关管,集成高压启动,开关频率115kHz,采用SO16封装。
光宝LTV217光耦用于反馈控制。
辅助电源保险丝来自诚润电子,规格为2A300V。
NTC热敏电阻料号SCK052。
整流桥来自光宝,型号ABS20MH,规格为1000V2A,采用SOPA-4封装。
高压滤波电容来自贵弥功,为KXJ系列长寿命电解电容,规格为500V6.8μF。
辅助电源芯片采用意法半导体VIPER17H。
光宝LTV217光耦用于反馈控制。
辅助电源变压器粘贴胶带绝缘。
电压比较器来自德州仪器,丝印T1IG,型号TL331,为高压单路差分比较器,采用SOT23-5封装。
线性稳压芯片来自德州仪器,丝印TJ,型号TLV1117LV33,具备极低的静态电流,输出电压3.3V,输出电流1A,支持-40~125℃工作温度,采用SOT-223封装。
控制小板外侧设有控制器,存储器,运放,驱动器,降压模块,辅助电源芯片,隔离芯片和光耦。
另一面设有降压芯片,辅助电源开关管,辅助电源变压器,驱动器,运放,整流二极管和滤波电容。
实时微控制器来自德州仪器,型号TMS320F28075,芯片内置120MHz主频CPU,芯片内置C2000 32位MCU,内置C28x CPU和CLA,内置单精度FPU。芯片内部集成512K FLASH和100KB SRAM,集成12位ADC,采用HTQFP100封装。
芯片外置10.04MHz时钟晶振。
存储器来自意法半导体,丝印456W8,型号M24256-BWDW6TP,容量为32KB,支持1.7-5.5V工作电压,采用TSSOP8封装。
电压比较器来自意法半导体,型号LM393,为低功耗双路电压比较器,采用SO8封装。
另一颗电压比较器型号相同。
复用器来自安世半导体,型号74LV4052,是双路4通道模拟开关,采用TSSOP16封装。
运放来自意法半导体,丝印V992AI,型号TSV992A,是一颗轨对轨输入输出的双运放,支持2.5-5.5V工作电压,采用SO8封装。
另一颗运放型号相同。
电压比较器采用意法半导体LM393。
另一面设有意法半导体TSV992A双运放。
另一颗运放型号相同。
还设有3颗型号相同的双运放。
驱动器采用德州仪器UCC27424。
另一颗驱动器型号相同。
驱动器来自德州仪器,型号UCC21520,为双通道隔离驱动器,支持4A拉电流和6A灌电流,具备5.7kVrms隔离能力,支持3-18V输入电压和25V驱动电压,具备欠压闭锁保护,采用SOIC16封装。
隔离芯片来自亚德诺半导体,型号ADUM2250,是一颗双通道I2C隔离器,支持双向I2C通信,具备5000Vrms隔离能力,采用SOIC16封装。
另一颗隔离芯片来自德州仪器,型号ISO7741,是一颗四通道增强型数字隔离器,具备3个正向通道和1个反向通道,支持100Mbps传输速率,支持-55~125℃工作温度,采用SOIC16封装。
降压模块来自芯源系统,型号MPM3620,是一颗集成电感和开关管以及电容的同步降压变换器模块,支持2A输出电流,采用QFN-20封装。
线性稳压芯片采用德州仪器TLV1117LV33。
降压芯片来自德州仪器,型号TPS5410,是一颗宽输入范围降压转换器,支持5.5-36V输入电压,输出电流1A,开关频率500kHz,采用SOIC8封装。
15μH降压电感特写。
滤波电容来自贵弥功,为MZK系列长寿命电解电容,规格为47μF35V。
辅助电源芯片来自安森美,丝印36B65,型号NCP1236,是一颗固定频率电流模式的反激控制器,支持高压启动,开关频率为65kHz,采用SOIC-7封装。
为辅助电源芯片供电的滤波电容规格为47μF35V。
辅助电源开关管来自英飞凌,型号SPD02N80C3,NMOS,耐压800V,导阻2.7Ω,采用TO252-3封装。
变压器磁芯严密缠绕胶带绝缘。
同步整流管来自安森美,型号FDMS86255,NMOS,耐压150V,导阻12.4mΩ,采用Power56封装。
滤波电容来自贵弥功,为PXG系列导电性高分子固体铝电解电容器,规格为180μF16V。
滤波电容来自贵弥功,规格为68μF25V。
滤波电容来自贵弥功,为PXK系列导电性高分子固体铝电解电容器,规格为100μF16V。
滤波电容来自贵弥功,规格为68μF25V。
二极管来自安世,丝印100VL06E,型号PMEG100V060ELPD,为低漏电肖特基二极管,规格为100V 6A,通过AEC-Q101认证,采用CFP15封装。
电压比较器采用德州仪器TL331。
亿光EL1018光耦用于隔离通信。
升压模块正面一览,右侧设有连接端子,端子左侧设有磁环电感,下方设有高压滤波电容。左侧上方设有开关管,下方设有变压器和整流管,顶部设有控制小板。
背面设有隔离放大器,驱动器,二极管。
小板侧面设有整流管散热器和高压滤波电容。
另一面设有控制小板。
焊接拆下散热片,控制小板和高压滤波电容,继续进行拆解。
输入滤波电容来自贵弥功,为KZN系列长寿命电解电容,规格为80V470μF,外套热缩管绝缘。
开关管来自安森美,型号FDB86135,NMOS,耐压100V,导阻3mΩ,采用D²-PAK封装。
驱动器采用德州仪器UCC21520。
升压电感采用磁环绕制,底部设有电木板绝缘。
两颗1mΩ电阻并联,用于检测电感电流。
电流检测放大器来自德州仪器,丝印I240A2,型号INA240,是一颗具有增强型PWM抑制的双向超精密电流检测放大器,支持-4-80V共模电压,采用TSSOP8封装。
两颗1mΩ电阻特写。
电流检测芯片使用德州仪器INA240。
散热片上固定四颗开关管。
开关管来自英飞凌,丝印110N20N,型号IPP110N20N3 G,耐压200V,导阻10.7mΩ,采用TO220-3封装。
另一片散热片上也设有四颗开关管。
开关管型号相同。
为隔离驱动器供电的变压器特写。
驱动器采用德州仪器UCC27424。
薄膜滤波电容规格为1μF450V。
另一颗薄膜电容规格相同。
驱动器来自亚德诺,型号ADUM4223,是一颗隔离式精密半桥驱动器,具备4A输出电流,具备5KV RMS隔离能力,采用SOIC-16封装。
二极管来自台半,型号TSSD20L200SW,为沟槽肖特基二极管,规格为200V 20A,采用TO-252封装。
另一颗二极管型号相同。
变压器严密缠绕胶带绝缘,底部设有电木板绝缘。
二极管固定在散热片上。
二极管来自Wolfspeed,型号C3D16065A,为碳化硅二极管,规格为650V 18A,采用TO-220-2封装。
两颗10mΩ电阻并联,用于检测输出电流。
电流检测芯片使用德州仪器INA240。
MLCC滤波电容特写。
高压滤波电容来自红宝石,规格为500V1200μF。
隔离放大器采用德州仪器AMC1301,用于输出电压检测。
电压比较器来自德州仪器,丝印RAI,型号TLV3201,为单路微功耗比较器,采用SOT-23封装。
另一颗比较器型号相同。
亿光EL1018光耦用于反馈控制。
控制小板内侧设有运放和定时器。
另一面设有微控制器,电压比较器,运放,稳压芯片和反馈光耦。
实时微控制器来自德州仪器,型号TMS320F280041,芯片内置100MHz主频CPU,芯片内置C2000 32位MCU,内置C28x CPU和CLA,内置单精度FPU。芯片内部集成128K FLASH和100KB SRAM,集成12位ADC,具备PMBus接口和I2C等接口,采用LQFP64封装。
芯片外置10.04MHz时钟晶振。
线性稳压芯片采用德州仪器TLV1117LV33。
电压比较器来自意法半导体,丝印M393,型号LM393ST,为低功耗双路电压比较器,采用MiniSO8封装。
运放采用意法半导体TSV992A。
运放采用意法半导体TSV992A。
运放采用意法半导体TSV992A。
定时器来自德州仪器,型号NE555,为单精度计时器,支持5-15V工作电压范围,采用SOIC-8封装。
运放来自意法半导体,丝印K401,型号TS321ILT,可用于单电源应用,采用SOT23-5封装。
光宝LTV1018光耦用于隔离通信。
移相全桥模块左侧设有变压器,中间位置设有移相全桥开关管,电流互感器,右侧设有移相全桥变压器,整流管,滤波电感,滤波电容,最右侧设有连接器。
直流电源输入通过导线和连接器连接。
背面设有隔离放大器,移相全桥控制器,隔离驱动器和输出控制管。
拆下移相全桥开关管和整流管,继续进行拆解。
移相全桥控制器来自德州仪器,型号UCC28950,是一颗适用于宽输入电压范围的移相全桥控制器,支持同步整流控制,采用增强型零电压运行,支持-40~125℃工作温度,采用TSSOP24封装。
另一颗移相全桥控制器型号相同。
驱动器采用亚德诺半导体ADUM4223。
两颗驱动器型号相同。
散热片设有移相全桥开关管。
开关管来自英飞凌,丝印60C7099,型号IPP60R099C7,为CoolMOS C7系列,NMOS,耐压650V,导阻99mΩ,采用TO-220封装。
另外两颗丝印60C7120,型号IPP60R120C7,耐压650V,导阻120mΩ,采用TO-220封装。
MLCC滤波电容特写。
谐振电感严密缠绕胶带绝缘。
电流互感器采用漆包线绕制,外套热缩管绝缘。
另一路谐振电感缠绕胶带绝缘。
电流互感器外套热缩管绝缘。
薄膜电容规格为1μF450V。
为隔离驱动器供电的变压器特写。
驱动器采用德州仪器UCC27424。
背面两颗驱动器来自英飞凌,丝印2N7424AF,型号2EDN7424,是一颗双通道4A低侧高速栅极驱动器,采用DSO-8封装。
移相全桥变压器侧面设有散热片,对应单独的整流管也设有散热片。
移相全桥变压器采用利兹线绕制。
整流管固定在散热片上。
整流管来自意法半导体,型号STPSC10H065DI,为碳化硅肖特基二极管,规格为650V 10A,采用TO-220AC Ins封装。
另外3颗二极管型号相同。
共使用8颗同型号的二极管。
输出滤波电感采用漆包线绕制,底部设有电木板绝缘。
蓝色Y电容来自TDK。料号CS222M。
输出滤波电容来自贵弥功,外侧两颗外套热缩管绝缘,规格为350V150μF,中间一颗规格为350V120μF。
三颗40mΩ取样电阻并联,用于检测输出电流。
MLCC滤波电容特写。
输出控制管来自英飞凌,型号IPD60R180P7,NMOS,耐压650V,导阻180mΩ,采用TO252-3封装。
背面还设有4颗同型号的输出控制管。
MLCC滤波电容特写。
电源输出插座特写。
隔离放大器采用德州仪器AMC1301。
稳压芯片来自德州仪器,型号LM78L05AM,支持30V输入电压,输出电压5V,输出电流100mA,采用SOIC8封装。
另一颗稳压芯片型号相同。
光宝LTV1018光耦特写。
MCU来自微芯科技,型号dsPIC33EP128GS708,内置16位dsPIC33E CPUI,内置128KB FLASH和8KB SRAM,内置12位ADC,采用TQFP80封装。
存储器来自意法半导体,丝印402WT,型号M24C02-WDW6TP,容量为256字节,支持2.5-5.5V工作电压,采用TSSOP8封装。
另一颗存储器型号M24256-BWDW6TP。
降压模块来自芯源系统,型号MPM3620。
运放来自意法半导体,丝印K405,型号LM358ST,为低功耗双运放,采用miniSO8封装。
运放采用意法半导体LM358ST。
运放采用意法半导体TS321ILT。
另一颗运放型号相同。
运放来自意法半导体,丝印K129,型号TSV991A,采用SOT23-5封装。
开关管来自英飞凌,丝印0580NS,采用TDSON-8封装。
隔离放大器采用德州仪器AMC1301。
电压比较器采用德州仪器TL331。
电流检测芯片来自安森美,丝印AZY,型号NCS199A3R,支持26V共模电压,支持双向应用,支持低压侧或高压侧应用,采用SC70-6封装。
电流检测芯片使用德州仪器INA240。
比较器来自德州仪器,型号LM2901,为四路差分比较器,采用TSSOP14封装。
运放采用意法半导体TSV992A。
供电控制管来自AOS万国半导体,型号AO4468,NMOS,耐压30V,导阻14mΩ,采用SOIC-8封装。
AOS万国半导体 AO4468 资料信息。
驱动器采用英飞凌2EDN7424。
供电变压器特写。
开关管来自安森美,型号FCB260N65S3,NMOS,耐压650V,导阻260mΩ,采用D2PAK封装。
二极管来自瑞能,型号BYC8B-600P,规格为600V8A,采用D2PAK封装。
变压器采用高温胶带严密缠绕绝缘。
另一颗变压器粘贴胶带绝缘。
滤波电容来自红宝石,规格为80V100μF。
电流检测芯片使用德州仪器INA240。
滤波电感严密缠绕胶带绝缘。
滤波电容规格为220μF16V。
驱动器采用德州仪器UCC27424。
运放来自安森美,型号LM358,为单电压双运放,采用Micro8封装。
电压比较器采用德州仪器TL331。
运放采用意法半导体TSV992A。
光宝LTV1018光耦特写。
MLCC电容来自禾伸堂。
另一组MLCC电容特写。
散热风扇和连接导线通过扎带固定。
散热风扇来自美蓓亚三美,型号04028DA-12T-AKH,规格为12V 1.95A,设有静叶片,中国制造。
检测温度的热敏电阻特写。
指示灯小板正面设有6颗LED。
小板背面连接端子特写。
全部拆解一览,来张全家福。
服务器电源网拆解总结
最后附上光宝3000W碳化硅电源模块的核心物料清单,方便大家查阅。
光宝这款碳化硅电源模块型号为PS-2322-HADU-LF,支持200-277V交流输入,最大输出功率为3000W。电源额定输出直流电压240V,输出电流12.5A,待机电源输出电压12V,输出电流100mA。模块内置散热风扇,从外侧吸入空气,经过电源内部,从内侧连接器处吹出散热。
服务器电源网通过拆解了解到,光宝这款电源模块采用三块PCBA模块组成,分别为图腾柱PFC模块,升压模块和移相全桥模块。图腾柱PFC模块支持两路交流输入,通过继电器切换,设有两路独立的辅助电源。
图腾柱PFC模块采用德州仪器TMS320F28075实时微控制器,图腾柱PFC快管采用Wolfspeed C3M0065090D碳化硅MOS管,慢管采用安森美NTHL027N65S3HF,使用思佳迅Si8273BBD驱动。
升压模块采用英飞凌IPP110N20N3 G开关管搭配Wolfspeed C3D16065A碳化硅二极管,使用德州仪器TMS320F280041实时微控制器。移相全桥采用德州仪器UCC28950控制器,搭配使用英飞凌IPP60R099C7和IPP60R120C7开关管。使用意法半导体STPSC10H065DI碳化硅二极管整流。
电源模块使用微芯科技dsPIC33EP128GS708 MCU进行整机控制,使用德州仪器AMC1301隔离放大器进行参数检测,电源内部采用日系红宝石和贵弥功电容滤波,内部器件外套热缩管缠绕胶带绝缘,并打胶固定,用料和设计扎实可靠。
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