【深度拆解】千瓦级电源的国产化思路:这套SiC ATX方案值不值得抄作业

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各位好,最近搞到一套芯茂微的1000W SiC ATX电源样品,做了点测试,跟大家分享一下我的判断: 这套方案能不能抄、适合谁抄、抄的时候要注意什么 ,结论先行——往下看。


先给结论:适合谁,不适合谁

值得评估的场景:

  • 进口SiC器件交期不稳定,急需找国产替代
  • 需要快速推出1000W金牌产品,研发周期紧张
  • 想做550W-1000W系列化产品,期望一颗主控打天下

目前还不适合的场景:

  • 目标80 Plus铂金认证——93.24%离铂金还差半步
  • 对纹波要求极严的ATX3.0高端应用
  • 追求极致功率密度的旗舰方案

背景说完了,下面逐颗芯片过一遍,顺便聊聊踩过的坑。


一、先说说我为什么关注这个方案

千瓦级PC电源这个赛道,这两年变化挺大。

AI显卡崛起之后,500W以上的单卡功耗成了常态,传统方案在能效和动态响应上都开始吃力。进口SiC器件交期飘忽不定,价格也坐过山车,坛里应该有不少人跟我一样被甲方催着找国产替代。

芯茂微这套方案的卖点是"全家桶"——从PFC控制器到LLC主控到同步整流到待机IC,全套自研芯片打包出货。听着挺诱人,但实际效果怎么样,往下看。


二、芯片方案逐颗过一遍

2.1 PFC级:LP6655 + LP7012A

前级PFC用LP6655,CCM模式,65-130kHz可编程,功率覆盖从65W到千瓦级没问题。

我比较关注的是这个LP7012A——专门给SiC MOS设计的驱动芯片。碳化硅器件的栅极驱动是个老生常谈的问题,阈值电压低、栅氧电场强度高,稍有不慎就go die。LP7012A集成了退饱和检测、有源米勒钳位和软关断三合一,算是把保护做到芯片里了。

实测下来,这颗驱动芯片的响应速度比我之前用的分立驱动+比较器方案快一个量级,故障保护动作干脆利落,没出现误触发的问题。

2.2 LLC级:LP9961

电流模式LLC主控,国产同类方案里这颗的OTP可编程功能算是独一份。

传统做法是每个功率段单独备料,550W一个型号、650W一个型号,物料管理繁琐。LP9961允许在同一种硬件上烧录不同参数,打一套参数文件就能覆盖整个功率系列。

不过要吐槽一点:OTP烧录工具的GUI界面做得比较糙,坛友们第一次用可能要适应一下。

2.3 同步整流:LP3525D

自适应驱动方案,轻载自驱动省功耗,满载主动驱动优化换流时序,不需要外部MCU干预。实测轻载效率提升约1.5%,对于待机功耗敏感的场景有实际意义。

2.4 待机IC:LP8102 + LP8728A + LP15R060S

这套待机方案把X电容放电、高压启动、原边反激、副边同步全部覆盖了。集成度确实高,以前需要三四颗分立器件才能搭起来的电路,现在两颗芯片搞定。

待机功耗实测33-46mW,相比行业常见的60-80mW有明显优势。不过我要提一句:待机功耗这个指标跟后端负载也有关系,测的时候建议接上真实待机负载再下定论。


三、实测能效数据

测试条件效率数据
230Vac / 50%负载93.24%
230Vac / 100%负载91.34%
115Vac / 50%负载91.46%
待机功耗33-46mW

93.24%这个数字在230Vac下半载点很接近铂金了,但跟铂金认证(94%)的要求比还有差距,而且铂金要看20%/50%/100%三个点加权,100%负载的91.34%拖了点后腿。

纹波指标:30mV/68mV(分电压轨),+12V稳压精度±0.18%,保持时间15.6mS。对于普通消费级和大多数工业级应用来说够用,但如果目标是Intel ATX3.0里对高端显卡供电的纹波要求(部分场景<20mV),还需要再优化。


四、ZCS规避电路——这个细节值得单独说

碳化硅MOSFET在高频应用里,ZCS(零电流关断)是最理想的关断状态,能把关断损耗压到很低。但ZCS对驱动时序和电路寄生参数极其敏感,一旦偏离最佳关断点,反而会产生额外的开关应力。

坛里应该有人踩过这个坑——换了所谓"高频SiC方案",跑起来好好的,高温老化之后批量失效,一查原因就是驱动时序不匹配导致的热累积。

芯茂微在LP7012A外围加了ZCS规避电路,通过硬件检测和强制关断逻辑兜底。个人判断这个设计能显著降低客户端的批量失效风险——当然,长期可靠性数据还需要时间来验证。


五、量产工艺:单面贴装的取舍

这套方案正面全贴片、背面无器件设计,单面SMT一次回流焊搞定全部器件。

好处显而易见:减少二次回流焊对底层器件的热冲击,良率更高,检修也方便。

代价是PCB面积利用率受限,功率密度相比双面方案会有一定牺牲。对于追求极致功率密度的旗舰产品来说,这可能是短板;但对于追求量产良率和稳定性的商用产品来说,这个取舍是合理的。


六、我的看法总结

芯茂微这套1000W SiC ATX方案,核心技术价值体现在三个地方:

  1. 自研芯片全家桶 :供应链可控性大幅提升,调试周期缩短
  2. LP7012A的硬件保护 :解决SiC驱动可靠性的行业痛点
  3. OTP可编程 :系列化开发的效率工具

目前能效距离铂金还差半步,纹波指标在顶级场景下也有优化空间。对于需要快速推出1000W金牌产品、对供应链可控性有刚需的厂商来说,这套方案值得评估。如果目标是冲铂金认证或者极致功率密度,可能还需要再观望一阵。


审核编辑 黄宇

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