USB PD3.1規(guī)范將原來的USB PD3.0內(nèi)容歸到標(biāo)準(zhǔn)功率范圍（Standard Power Range，簡(jiǎn)稱SPR）里面，最大功率保持100W不變，同時(shí)增加了擴(kuò)展功率范圍（Extended Power Range，簡(jiǎn)稱EPR），最大功率由100W擴(kuò)展到240W。

為幫忙客戶縮短研發(fā)周期，維安（WAYON）推出一款240W電源參考設(shè)計(jì)，此設(shè)計(jì)支持100-240Vac~50/60Hz寬范圍電壓輸入，20V輸出，最大電流12A，滿載效率≥96.5%，輸出電壓紋波＜300mV，外形尺寸僅105mm*58mm*22mm。適用于適配器、POE供電、高功率密度工業(yè)電源、電動(dòng)工具充電器和服務(wù)器電源模塊等應(yīng)用。

圖1  維安240W無橋方案PCB 正面

圖2  維安240W無橋方案PCB 背面

圖3  維安240W無橋方案拓?fù)淇蚣?/span>

維安240W 電源方案關(guān)鍵參數(shù)

該方案相比圖4標(biāo)準(zhǔn)的無橋FPC結(jié)構(gòu)，具有如下特點(diǎn)：

1、D1 D2 作為旁路橋臂，在正常工況同樣需要整流橋，將D1 D2 D3 D4使用LOW VF整流橋，省去低頻橋臂的MOSFET。

2、高頻橋臂開關(guān)過程中，同步側(cè)GaN在正弦交流電壓低時(shí)，驅(qū)動(dòng)并非全周期工作，這會(huì)導(dǎo)致GaN多余發(fā)熱外并SiC SBD后，正溫度SiC SBD對(duì)GaN做主動(dòng)熱均衡，并充當(dāng)GaN的全旁路器件。

3、可省去兩顆低阻值的SJ MOSFET和一路驅(qū)動(dòng)，同時(shí)將GaN器件使用性價(jià)比更高的100mΩ，650V ，并外并兩顆3A SiC，等效常規(guī)PFC。相比傳統(tǒng)無橋PFC結(jié)構(gòu)，成本整體降低明顯（約10-15RMB)。

圖4  傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的無橋PFC 拓?fù)?/span>

圖5  維安無橋省去低頻橋臂的MOS

能效測(cè)試

維安240W電源方案整機(jī)能效對(duì)比市面上普通硅 MOS產(chǎn)品，半載效率下提高明顯，在滿載條件下達(dá)到超過96.5%效率，和使用SJ MOSFET傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的無橋PFC效率相當(dāng)。但相比SJ MOSFET +70mΩ GaN器件無橋拓?fù)?，維安優(yōu)化的無橋PFC成本優(yōu)勢(shì)突出。

溫升測(cè)試

上圖為維安240W電源方案在無散熱片情況下，25℃環(huán)境溫度下 115V/60Hz裸機(jī)連續(xù)運(yùn)行2小時(shí)的熱成像圖。可以看出，由于高效率拓?fù)湓O(shè)計(jì)和搭配維安優(yōu)異性能器件，240W電源方案背面的實(shí)測(cè)最大溫度僅為77.4℃。

維安在豐富的功率器件產(chǎn)品線基礎(chǔ)上，深度結(jié)合專業(yè)的功率半導(dǎo)體方案研發(fā)團(tuán)隊(duì)，可以快速推出自主設(shè)計(jì)、性價(jià)比優(yōu)異的整機(jī)方案。

維安在240W電源方案上MOS的選型：

Wayon Super Junction MOSFET 650V

1.Part No.：WMZ26N65C4

2.Description：N-Channel SJ-MOS C4

3.Package：DFN8*8

4.VDS (V)：650

5.RDS(on) (Ω) @VGS=10V(max.)：0.2

6.ID (A) @TA=25℃：18

7.PD (W) @TA=25℃：135

8.VGS (V)：30

9.VGS(th) (V) (Typ.)：3