隨着 LED 照明功率的增加,大型傳統 LED 驅動器已無法確保纖薄設計。 此外,小空間內的温升也是傳統低效驅動器的嚴重製約因素。 因此,在LED驅動電源中應用高頻高效GaN技術來減小體積和發熱量已成為高端照明的首選。
崇電投有200W驅動電源設計。 該電源採用超薄設計,在APFC+LLC架構上內置三個GaN晶體管,高效輕薄,滿足狹小空間的嚴苛要求。

Innoscience LED 驅動器的輸入端採用兩級共模電感,橋式整流器焊接在一個小的垂直板上。 PFC升壓電感為扁平設計,中間有濾波電容。 輸入電壓180-264V,輸出電壓48V,輸出電流4.2A,功率200W。

輸出端採用多個並聯電解電容的濾波器。 LLC變壓器採用平面變壓器,配備初級感應線圈濾波器。

PFC升壓電感、諧振電感和變壓器放置在PCB過孔中,減少了產品厚度。 功率器件採用焊接方式,空間利用率高。

PCB正面包含濾波電容、變壓器等元器件,具有完整的輸入濾波電路結構。

用遊標卡尺測量時,PCB的長度約為196mm。

寬度約為35.2mm。

厚度約為11.7mm,非常纖薄的電源設計。 計算出的功率密度約為 2.5W/CC。

這款LED電源的厚度只有1元硬幣直徑的一半。

與 iPhone 12 Pro Max 的厚度對比。

讓我們從輸入端開始。 PFC 升壓控制器是安森美半導體 NCL2801,這是一款電流模式升壓功率因數控制器,具有臨界導通模式,支持 200W 功率。 谷值頻率折返用於獲得高能效和低待機功耗。

安森美半導體 NCL2801 的詳細信息。

PFC晶體管是Innoscience INN650D01,GaN晶體管,耐壓650V,瞬態耐壓750V,導通電阻130mΩ。 在 PFC 中使用 GaN 晶體管可以降低開關損耗並將傳導損耗降至最低。

Innoscience INN650D01 的詳細信息。

PFC升壓整流器在板子正面,採用Repower BYV25FD-600,增強型超快功率二極管,耐壓600V,額定電流5A。

LLC 控制器是 ON Semiconductor 的 NCP13992,一種用於半橋諧振轉換器的高性能電流模式控制器。 該控制器內置 600V 柵極驅動器,可簡化佈局並減少外部元件數量。 在需要 PFC 前置放大器的應用中,NCP13992 可以輸出驅動信號來控制 PFC 控制器。

安森美半導體 NCP13992 的詳細信息。

兩個 Innoscience INN650D02 形成一個用於 LLC 軟諧振開關的半橋。 INN650D02是耐壓650V、瞬態耐壓750V、導通電阻200mΩ的GaN晶體管。 使用 GaN 晶體管可以進一步降低 LLC 拓撲的開關損耗。

Innoscience INN650D02 的詳細信息。。

由於高頻LLC和高能效要求,該電源使用輸出採用同步整流器代替肖特基二極管,以提高效率並減少發熱。 同步整流控制器為NCP4306,用於LLC同步整流控制。

安森美半導體 NCP4306 的詳細信息。

同步整流器採用英飛凌的BSC093N15NS,耐壓150V,導通電阻9.3mΩ,右側輸出電流採樣電阻15mΩ。

英飛凌 BSC093N15NS 的詳細信息。

另一個英飛凌 BSC093N15NS 同步整流器。

輸出電壓通過光耦合器反饋到 NCP13992 前置放大器 LLC 控制器。

電源中的其中一個Y電容採用了TRX片式Y電容,相對於傳統的插入式Y電容具有明顯的高度優勢。

電源輸入端還有兩個TRX片式Y電容。

輸出恆流控制採用安森美半導體NCP4328B進行恆壓恆流控制,為LED電源提供恆流輸出。

安森美半導體 NCP4328B 的詳細信息。
值得一提的是,這款LED驅動電源的前置濾波電容和輸出濾波電容都使用了Ymin電解電容。 GaN充電器常用的小尺寸KCX系列快充電容,在本電源中用作前置放大高壓電容,因為小尺寸可以保證高密度設計。
輸出濾波電容為Ymin的LKM系列電容,具有長壽命、高頻、低阻抗,105℃7000-10000小時保證。 Ymin 電容器在市場上有着良好的記錄。產品質量穩定,非常適合要求高可靠性的LED電源。
概括
目前,隨着LED照明的日益普及,傳統電源的弊端越來越大。大尺寸和温升現在已經不能滿足高端照明設計的更高要求。考慮到現有LED驅動電源的侷限性,Innoscience推出了一款採用GaN器件的新型大功率、小尺寸GaN LED驅動電源。
電源採用高壓氮化鎵晶體管作為PFC和LLC開關電源。小尺寸超薄封裝有效降低電源厚度,方便散熱,保證了高密度、高效率的LED驅動設計。 Innoscience 的 GaN 晶體管易於驅動,可以與各種控制器配合使用,適用於不同的應用場景。
GaN在LED驅動器中的大量使用,為LED照明帶來了GaN技術體積小、效率高的優勢。在大功率 LED 電源中使用 GaN 可以減少功率損耗和冷卻需求,使已經節能的 LED 照明更加環保。