拆解篇
ST-G 1000W为大风车结构电源,外壳为两片式。其中散热风扇是YOUNG LIN品牌,135mm直径,功率为3W,换算出来的额定工作电流是0.25A,属中等偏静音型风扇:线路板及元件内部图,这里大家可以看到其中一个非常能反映代工厂工艺特征的细节,T字切面的肋型散热片,几乎是益衡代工的象征,能较好兼顾散热表面积及风流穿透力: 另外一个非常台系风格的做工细节-清楚明晰的PCB布线。双面双层PCB,底面大电流走线或需要低阻抗的地线使用大面积阻焊开窗覆锡。由于布局用心,PFC/PWM控制IC及保护管控IC能布置在同一片直立子板上,简化了PCB信号线走线: AC电源插座一侧的内部图,原来不是刻意遗漏电源开关,而是因为内部空间受限难以在与其他部件保持安全间距内布置电源开关了: 从以下拆解图片的视角也能看到,AC连接电源内部、外部电路的零火线及地线均套有铁氧体磁环。这是一种改善电磁兼容性的策略。可以留意下,代工厂益衡(Enhance)的很多电源,均有使用这种策略。虽然提高了一点点料件及工艺成本,但通过EMC测试的时候,会容易一些。 模组化接线板一侧的内部图,可以看到,金游侠采用了大线号(16AWG)线束将主PCB上的各路电压传输至模组板的连接办法。另外模组化PCB上还通过嵌焊铜条的方式来增大电流通过能力: 机内PFC电路一侧的内部图,左侧模组化接口板下方仍有一定的空间,ST-G 1000W内部空间利用率仍可以进一步提高: 机内输出接线区域,所有接线,无论是信号线还是大电流走线均使用冷压端子压接后再焊接于PCB,并且线材根部套有热缩管的处理方式: 各路大电流电压接线均为16AWG线材,线束组成数目充足,确保线损能得到有效降低,大家要有兴趣的话也能自己看图数数: 模组接线板其中一组焊接在PCB上的螺母及螺丝分离模组板及外壳造成了困难: 由于ST-G 1000W的散热片几乎为全覆盖式,在机内元件、功能区域上方存在一定程度的遮挡,我们使用文字标注的方式对各电路功能进行说明: 机内EMI抑制电路说明,因为PCB位置所限,有两个CX电容使用了骑跨的安装方式,造成引脚至PCB焊点引线偏长,对EMI抑制效果有轻微影响。另外1000W型号的金游侠仅安装了一个整流桥元件,对1200W型号的可以再加焊一个整流桥,以降低整流桥功耗: 完善的两级EMI抑制电路,用料实在,如其中的两枚共模扼流圈,均使用1.8mm直径的漆包铜线绕制: PFC电路,元件参数非常足料,PFC电感为33mm直径铁硅铝双环层叠后绕制,绕组线材为1.8mm直径漆包线,非常整洁。PFC电容为330uF/450V *2的高压电解,对于超过400V PFC电压的PFC电路来说,能满足保持时间的需要,同时降低重载下的高压脉动程度。对于1200W型号的金游侠,还能通过配置更高容量390uF/450V电解以增加功率余量及保持时间。 另外本机的PFC电容充电涌浪电流抑制NTC元件串接于预充电二极管回路,PFC电路工作后即反向偏置,相当于开路,自然消除了传统以继电器旁路NTC电阻的防涌浪电路的继电器工作功耗: 由于PFC/PWM功率元件紧挨PFC电解、PFC电感等大体积元件后侧,受角度限制,型号难于直观拍摄。但可以告诉大家,这些功率元件的余量充足。其中PFC MOS为英飞凌的SPW32N50C3 *2,PFC二极管为ST的STTH15R06D;PWM MOS为英飞凌的IPW60R099C6。PWM MOS使用了英飞凌最新一代COOLMOS C6大电流管子,兼顾了快速开关特性及可靠驱动。ST-G1000W电源PFC、PWM均为硬开关拓扑技术特征, COOLMOS C3/C6管子的选用能兼顾降低通道损耗及减轻EMC问题的需要。但对于PFC级的元件,并没使用更好的COOLMOS CP/C6管子及SiC高压碳化硅肖特基,可见元件选用上还有提升的余地。 主变压器,ERL39磁芯,在散热理想的情况下能较为顺利的提供1000W-1200W的功率输出,另外值得注意的是,双管正激拓扑PWM需要确保变压器漏感尽可能小,金游骑主变均使用初级利兹线绕组分段绕制,包裹次级铜带绕组的办法确保变压器漏感最小。 双管正激电源要想冲击金牌,主输出的整流方式就必须使用同步整流,而且应是完全同步整流,下面来分析ST-G 1000W电源的同步整流管控制方式: 代工厂益衡对ST-G 1000W同步整流驱动方式的选择,是成本与可靠性两个方面因素的权衡。其中,整流MOS管采用上端布置、自驱动的形式,利用变压器叠加在+12V绕组上的辅助绕组提供与输出同相的同步整流驱动信号;续流MOS管使用常规整流二极管连接方式,驱动信号由原边PWM信号传输至副边获得,属控制驱动方式,续流MOS管都有独立的图腾柱驱动电路,使每个续流MOS能获得准确的驱动时序,确保可靠开通及关断。采取这种方式布置同步整流、续流MOS的额外获得的好处就是能够将所有MOS管的D极作为电感输入端节点使用同一块散热片连接在一起,简化控制电路,提升电路电气可靠性及改善散热表现。如下图所示: 下图中这个黄色紧挨主变旁边的小不点元件,就是用于将原边PWM信号传输至副边进行同步续流MOS 管控制的脉冲变压器: 12V输出储能滤波电路,为了对应千瓦级电源主12V输出动辄近100A的超大电流,ST-G 1000W电源使用了非常强力的输出电感,1.8mm漆包线*8线并绕的33mm铁硅铝材质储能电感,目测匝数为5匝。 另外在下图中也能看到,代工厂益衡设计的 PCB能同时兼容四路12V独立过流保护,每路均使用2010封装的R001 1毫欧贴片金属箔精密检流电阻进行电流检测,并且具备完整的四路过流保护功能。但因为ST-G 1000W在功能上设置为单路12V,故在12V电压经四枚检流电阻后,在输出端使用铜条短接,这是一种12V多路转单路简易可行的办法: ST-G 1000W输出电容使用全日系电解(NCC日化)也是其卖点之一。对于主12V来说,代工厂设计了允许使用4颗10mm电解进行滤波的PCB。虽然数量不多,但是配合ESR 仅为十数毫欧的优质电解电容,仍能最大限度降低电流经电容ESR充放电产生的纹波。 电容后方是分别生成5V、3.3V电压的DCDC子板,每张子板的Buck降压电路输入输出侧均有两枚固态电容,同时使用了带状绕组的封闭式电感,控制IC是APEX的APW7073。 在下图右侧较高的4枚电解电容后方,亦能看到魁梧的输出电感一角: 细心的朋友会发现,ST-G 1000W的低压侧功率元件所在散热片,翅肋上方通过热缩套管安装的两枚NTC负温度系数热敏电阻。这里可以向大家解析,两枚NTC电阻,其一为管控子板检测散热片温度,用于过温保护(OTP),另一为风扇控速电路对散热片进行温度检测,用于控制风扇随散热片温度增加同步提升转速。 5V和3.3V输出各使用一枚日化KZE系列的3300uF/10V电解电容: 12V输出使用的4枚日化KZE系列的2200uF/16V电解电容: 或许大家觉得12V输出应该使用固态电容,不过要是ST-G 1000W已经使用上固态电容了,那么接下来银欣更高端的产品,金ZEUS拉开用料档次以提升品质的空间就小了(在这里也顺带给点压力银欣.....) DCDC电路输入侧的12V扼流圈,为两枚线径非常粗的空心电感: 由于DCDC子板摆放方向与散热片成90度,故需要在散热片开孔以避免与两片DCDC子板抵触。当然也可以理解为,银欣为了保证散热表面积,刻意将同步整流侧的散热片跨过两片DCDC子板与5VSB待机电路整流管所用的散热片相连: 5VSB待机电路,EEL19磁芯变压器。在PC电源技术不断进步的今天,5VSB所使用的小功率反激PWM电路,或许已经成为技术含量最低的部分了: 5VSB输出滤波电路,使用的C-L-C低通滤波形式,如下图中元件,同样是两枚日化KZE电解电容: 接下来是ST-G 1000W控制核心部件,PWM/PFC控制及保护电路所在的子板。一次侧使用的是铨冠CM6802 PWM/PFC整合控制IC,及德仪UC2715 MOS驱动IC;二次侧用的是晶点PS232S,提供OVP,UVP,OCP,OTP等多种保护功能并产生PWR-GOOD信号。另外板上接出的两根线,就是其中一枚检测散热片温度进行OTP保护的NTC温敏电阻的引线。 |
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