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原创 GaN 设计赛

100W C+C+A PD电源设计

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wxf331
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LV3
助理工程师
  • 2019-6-6 22:54:39
方案简介:
一直听说GAN很厉害,今天有免费样品,果断报名参赛。100W PD电源如果做单路输出还好,三路输出还是挺有挑战,既要考虑使整体尺寸尽量小,还要散热。下面说一说我的大致方案:前级AC-DC采用PFC+LLC结构,尽量提高EMC。中间级采用三路分开的DC-DC对三个USB口功率输出。后级PD部分由于需要进行功率分配管理,我准备用单片机+PD协议芯片实现功率实时监测和分配。
规格参数:
输入电压:90~264Vac
输出1:type C1,最大60W,支持PD3.0和主流手机快充
输出2:type C2,最大60W,支持PD3.0和主流手机快充
输出3:type A,最大18W,支持普通5V充电和主流手机快充
单多路同时输出时,最大输出100W.
温度:最高温度争取在80度内。
应用领域:
笔记本适配器,Pad适配器,手机快充等。
样品图片:
申请的是6117,寄过来的却是6115,不知能否再寄下,感觉Ron有点大。

由于最近工作比较忙,后续更新会慢一点,不过国庆之前应该还是能弄好,到时遇到问题欢迎大家指教。
更新更新!!!
原题图:主要芯片均采用MPS的芯片。个人觉得MPS芯片的性价比在业内还是不错的,预设PFC开关评论300K,LLC开关评论500K。到时根据实际温升再具体调节开关频率。PD输出部分采用一颗STM32进行功率管理,实时监测设备插入和功率控制,其实本身PD协议芯片可以实现功率管理,但是没法拿到厂家的固件,只能用STM32来搞了。

PCB:PCB尺寸:100x60mm。变压器采用EE19,绕线空间预估了下还行,EMI输入采用2级滤波,输出也加一级滤波,最大程度降低EMI干扰。最担心的还是GAN的散热不知如何。

明天发板了,一步一步来,后续持续更新,希望多多捧场。
收藏收藏3
allnights
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高级工程师
  • 2019-6-7 08:22:08
 
持续关注。
BingSun
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总工程师
  • 2019-6-7 14:47:15
 
差别不是太大,先做样机应该还好,后面再问问老郭能不能给您寄点117的片子。
wangdongchun
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专家
  • 2019-6-7 15:03:59
 
期待具体使用后的经验之谈
林米米
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LV6
高级工程师
最新回复
  • 2020-4-29 20:28:55
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研发手记,只有真正动手设计过电源的人才知道刚入门有多难!




cmg
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版主
  • 2019-6-10 11:12:45
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加油!!
wxf331
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助理工程师
  • 2019-9-21 22:29:10
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板子终于回来了,平时上班太忙了,只有周末抽空搞下,今天的成果。板子背面:先焊接了PFC和LLC,其他的调通了再焊接。装上GAN芯片,PCB确实紧凑了许多。


板子正面:

调试小结:PFC和待机电源工作正常,明天继续调LLC,希望不要炸鸡!!

wxf331
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助理工程师
  • 2019-10-1 15:10:28
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LLC重载不稳,出现大小波,怎么解?
yangtangbin
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高级工程师
  • 2019-10-10 10:22:11
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成本多少?楼主是方案公司吗
wxf331
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助理工程师
  • 2019-11-1 22:55:42
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不是方案公司,纯属自己的兴趣。
wxf331
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助理工程师
  • 2019-11-1 23:11:57
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经过这么久的调试,最开始以为还是挺简单的,实际调试才发现问题很多,毕竟有两三年没有做过正式的产品了,有些方面还是没有考虑到位。大晚上的上一张产品的最终版本。


wxf331
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助理工程师
  • 2019-11-1 23:14:40
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自己刷帖,太敬业了。白天实在没有时间,毕竟要带两个娃。不知大家有没感觉上图有点丑,如果后面的C口和A口的小板子再窄一点就好看多了,当初设计没有考虑好,还是经验不足啊。晚安。
wxf331
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助理工程师
  • 2019-12-17 17:33:58
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比赛也接近尾声了,把此次调试的经验分享给大家。下面就是我的作品,比较幸运的是所有板子一版成功,如果时间再多一点的话,板子尺寸可以再进一步优化。此次比赛遗憾的是没有加入功率实时监测分配的功能,板子上是画了一颗STM32的单片机,后来时间不够就做成固定功率输出了。

PFC基本上没什么难度,就是低压输入的时候PFC MOS有点烫,好在设计初期考虑了较大的散热铺铜,铺铜一定要用2OZ的,不然GAN也抗不住,如果功率再大可以用两颗GAN并联。

LLC以前调试的比较少,对我挑战还是不小,光是调环路就调了一周,最后看了TI的一个设计笔记总算搞定了。个人觉得100W QR就够了,成本和调试难度都要小。LLC设计频率300k左右,太高了线圈也小不到哪去。
I效率和温升感觉还可以,毕竟AC-DC有两级。整流器最好还是背一个很薄的散热片,不然低压输入会很烫的。

DC-DC部分比较简单,均采用MPS的方案,Typec 用的MP9928+IP2716(英集芯)。TypeA 采用MPQ4482集成功率MOS,设计很简单。待机功耗没有设计好,设计的时候没考虑进去。

原理图分享给大家:

变压器就用的手头上现有的。

希望大家多多交流。
Lightmonster
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高级工程师
  • 2020-1-14 20:40:22
  • 倒数2
 
博主,小弟最近在学习LLC方面的知识,能分享一下你的设计文件吗,原理图和PCB,我的邮箱是547472365@qq.com
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