3500W与6000W开关电源剖析.docx

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1、W电源改用IXYSHm2.5FDC850VcbbIR35MBI40AIRP425i-bIOnFIOiiFF5Fcdc850vJVFramegnd28InmM5l6IRFIO98IRM4427E:M141?1.A28-NPIX：500VCCi600OW电源MoSFET改用封装SOT-227四螺孔接线57A500VIR或IXYS模块CG控制板AC200240V/24AAC380-485V/l3A三相输入（或单相输入）1.EMSwiss受控桥IOnF-!-600Wfiij!用1.A58R1.EM)PFC/Nz-v-v-v-Jj1.-47mmJ-CBB1.OHFDC（全小变加）PFC!J-、3IOnF

2、/61.55Wj47mnjTnF5H5W-r(IOnFAC440Vl2m11SSiM*CCKPFC80nm_大地环MOuFX4DC450V22.5mm图13500W.6OOOW高档开关电源主功率变换器（三环节）电路图初拟PFCCCt3500W与6000W高档开关电源的剖析(1)剖析了直流蝌出48V7OA,35OV/IOA两种35)Wf148Vll2A与35OV/I7A两种6OW高档开关电源的电跖设计马元器件应用特点，并提出了有待接着分析的问SSo该电源铁克上的铭牌标明，是IBM公司的“Bulk”大里般船专用电源，一种是出流输出48V.-70A的长型通信电源，长X宽X高=70CmX22CmXI2

3、cm,重用约14kgl电网输入三和380415V(电流I3A),也可降低输入200-24OV(电流24A).频率50-6()Hz.这种电源装有电风崩强迫风冷，还在外壳上安装了一只三相高压大开关.电网输入先经大屏板食逑波。另一种是宜流输出35OV/IOA的短里特种电源，长X宽Xi=40cm30cm8cm,IR约IOkg,无覆迫风冷,散热涔也较短。其铁壳上格牌标明为电网三相输入，有三种输入范围：200240V380-415V460480V.低电压时IlN=25A(MAX。其恤出直流为350V/12.5A(MAX).电网频率50-M)Hz.235()OW电魂解剖解剖工作第一步是拆焊两种(两台)电源主

4、板上的大功率元器件共有一类：1)圾虫的大号感性组件主功率变压器和Boosi储能电感器，铁粉芯毡环电感5只；2)大号MOSFET、IGBT功率开关管模块，和两只电网整流器模块P425等；3)大号高压铝电新电容S940F450V4只，220E,450V2U,以及多个CBB高城、高J卡、无忌、无极性聚丙烯大电容潺.椰足优质的突波汲取元件.图23500W.6000W高档开关电源总方框与PFC、全桥控制板关系图2.1 IR公司的功率器件目先，让我意外新颖的是：均为IR公司商标的MOSFET、IGBT大模块，其产品鞭号标记尽然都被假代号警换,它们在IR公E原本产品手册上均存不到.I)侧雕贴出一个IGBT内

5、接一只二极管的模块，标号为“F53O(9604)、F826(9615)、-TI670(9726).、“F4702(9845)”等.2)从电路推断是一个MOSFET内含一只：极管的模块，标号为“M4005(6315)、”M4427(9624)、M3422(9611)*等。3)从电路推断是二只MoSFET(华桥双管的模块，标号为M522O(97O8)、“M5662(9726、-M3419(9603)*,M6768(9814)%在市场上从未见过这种特别外壳，每只更近100g的MoSFET大模块，每台电滁用4只，共散热顶层的钢块Kt达6mn),长X宽=9.2CmX2cm,48V电源彳i炸裂。4） PF

6、C限制板上的主芯片标记为“53H1747”,4台电源均同，本应是UC3854,我先把拆焊下来的IR公司产品MOSFETHllGBT共89只，带到IR深圳分公司找技术员询问和卷定,答复是“军用绝密级产品,非工业民品,故手册上无.按350OW电源分析，该MOSEET反向耐年应在5(X)V-600V,工作电流在30A40A.他于IR代理商确认了这两种大功率电源主板上运用的大号高颇开关管，是为军用装备特制的而档产品，为了保密才改用假代号,囚此，值辨下功夫仔细细致地对两种350OW电源作深化解剂、全面测3、专SS分析。随后我又几次在供货商处自行多台开靛电源主板上的MOSFET,IGBT模块侧壁商标，并具

7、体记录主要符号，才发觉IR公司设在墨西哥(Madeinmexico:厂地的特制MOSFET.咯版了下述重要标记：但凡在最下层标上“825039+”者.不管假代号怎么变,均为半桥双管MOSH,如mM747I(9846)*、“M3937(9613)-、M3438(9602).,M5706(9732)、M3467(9602)”:但凡被下层标记为“826252+-者，不管假代号如何换.均为堆管MOSFET加一只二极管，如“M7453(9845)、*,M4045(9616)、ttM3721(9609)、*M5394(9714)-、,M3161(9547)”、“M3453(9602)*等。327.56Vd

8、iv327.6V0.397div0.794A电乐具有效值电流具有效值功率功率因数频率233.2V0.473A94.7IW0.85950.00HzK50电压频谱总谐波：1.1%3次谐波：0.7%5次谐波：0.3%7次谐波：0.4%9次谐波：0.3%图3用PF9811测量仪及专用软件、配合联想电脑测量打印的电源波形与数据电源上运用的EC公司CCB高压无极性电容器,其工艺之精致，市场上难见到.I）每台电源用3只大号长园柱形CBB-25F/DC85OV,HD=6cm2.4cni;2）用2只椭网形CBB-8FDC5OOV,1.WT=4.7cmx3.9cn2.6cm;3）用台用2只CBB-1.OHF/DC

9、850V（扃平形、4引脚），上述三种电容器用在三相输入或波与Boost电路：5） 48VkOA迪信电源输出源波电容器CBB-50F.C100V.是最粗胖的,无极性：6） 35OV/IOA特种电源输出逑波电容器CBB-3.3FTK5OOV,均刖半透亮硅胶封装.7） 3磁性元件对两种350OW高档电源主板上好用的大型极件如合拆开细看，其特别的设计构造和选材，让我大开眼界,并悟到多项技巧.主功率变压器漆包战烧组和绝绿胶带拆解之后发觉,两种350Ow电源均是用两块大号越环会台而成.每块磁环的外径达73mm.磴环以（高）12mm,其绕祖代的宽度为18mm,选用世环在100kHZ开关而频时不存在漏招问题；

10、而两块扁平面横坏叠合在一起，再紧绕制主变压器的原边绕组和副边绕组、加多层绝缘收带等。在两块金展铁粉芯磁环平面之间,事实上仍旧存在很多小的自然气隙（虽已乐歌战拢）,这使得主功率变出潺在重负毂高频大电流工作时.抗饱和实力大增,这与大号功率铁氧体磁芯的微断面被细磨物光“镜亮”的状况大不一样.美、饨公司在大功率而频开关电源关键部件上接受的先进技术俏汨借器，可以预料,假如350（）W电源的主功率变压器改用传统常规的EE85原型铁氧体磴芯，不仅体积和Hi量会成倍增大，而旦过我抗他和实力会明显降低,使电源在浪涌冲击卜损坏MOSFET功率管的几率大为增加.由Ascom研制的M）（X）W-48V112A大功率电

11、源.其主变压器磁芯改为三块73mm扁平段环殁合.这个惊人之举太奇妙、独特而意义深远，非常值得学习接受.电压我有效值电流直有效位功率功率因数频率23I.7V2.I63A495.581W098949.94Hz压值值电格峰流值也电格峰324.87Vdiv324.9V：I609Adi：3.218A电流频谱总谐波:6.3%3次谐波：3.6%5次谐波：1.4%7次谐波：1.3%9次谐波：0.9%图4350V/10A电源在加载400W后测量打印的电网输入波形、电流频谙（省略了电压频谱）拆解后才发觉新颖的构造1.j选材.350V/10A电源Bst电感器是接受三付6块EE55帙领体城芯复合而成,但其中心柱檄Ii

12、j父隙达5.2mm（每块为2.6mm）BWSt储能电感器的绕组导浅井不用常规的笠股0.47mm漆包跳稔绕，而是接受两条极薄的（厚度仅0.1mm）、宽度33mm红钢带叠合，每条薄铜带总长约6.5m,经合压米在（可插6块EESSfiS芯的）塑料什架上共绕26圈，再接焊锡导线引出，用多层耐高压绝缘胶带扎紧包袱，这种特别薄铜带工艺统利的Bikw储能电感量=267H,Q=O.36,它对于减小高频篥肤效械、改善BoON变换擀开关调制波形、降低磁件泡升均有重要作用.这乂是一项前所未见的电大技术革新.多年来电源技术论文中彳!关PFcBoost祗件的曲计论文尚未见过这种报道.前几年我在20（X）WPFC试验时换

13、用几种大号铁粉芯磁环.或用较大Mf形快氧体磁芯加大气隙，烧制的BCoM储能电感器仍发热过快、过高,效果不志向.现受到很大启发.附加谐振电盛器拆焊35OVIO电源时，发觉主功率变压器端边境组申联的附加谐振电感器，是种直径为33mm的钛硅铝描环，绕组用多股细线绕3,圈，电感埴为3.2ll而拆焊600OW电源35OV/I7A输出型,其原边小接的附加谐振电感器是用42mm的快硅铝磁环.比拟几年的试验用的10W.2（XX）V300OW电源.曹川加气隙的EE55、EE65、EE70秩轨体做附加谐振电感涔.它们比主功率变压器破芯只小一个等微，口温升较高.可见改用秩桂铝磁环.能大大减小附加谐振电感器曳及和体积

14、，是发觉的又一项新技术，为了精确绘制两种350Ow电源主板上的全部元器件理点位汽，印制板刖箔走线，以便画出真实的电源电路设计图,我预先测量尺寸,尽量避开焊点,在主板中间位置锯开了卬制板（f?2mm的玻璃纤维硬板）.最终按1：1的实际比例,用2张A4空印纸即可绘制出电源主板正面元器件布局图、两块限制板焊点位比等.再用2张A4F纸绘制电源主板反面印制板铜箔走线、一些贴片阻容、很多穿孔焊点定位等.弁由此初步绘出了350OW电源的主功率变换电路，如图1所示.两种电源的设计构造大同小异，并给出了图2总方框图与PFC全桥限制板的关系图，33S00W两种电源主电路的特点与分析从实体解剖、拆焊绘制48V/70

15、A通信电源（有的穿孔、有的并不穿孔只在单面），由此绘出的图1主功率变换电路图,以及图2电源总构造框图与PFC、全桥限制板相互关系.看出一个总体规律”1）两种口.流输出电压和电流大不一样的3500W高档电源（MKIo均相差7倍），其主功率变换电跖的三大环节根本一样，即电网输入泄波整流电路：PFC系统的BuCkBOOM祖合电路亦分段限制；全桥变换器移相式限制ZVS软开关电路2）两种电源的PFC贴片元零件限制板完全一样.有8只IC和上百个团容0包括PFC限制板与电源主板连接的双列插头16芯焊脚也完全一样.高密度的PFC贴片限制板仅M1.Omm但解制发觉印制板内部还有两个夹层电路设计。3）两种电源的贴片元器件高密度全桥限制板实体大不,样，其主芯片均用U