开关电源知识库

EVBUM2886 全文精译 —《采用 650 V 集成驱动 GaN HEMT 的超高密度高效率 300 W 图腾柱 PFC+高频电流模式 LLC 半桥设计》

原文:onsemi EVBUM2886/D《Ultra High Density and Efficiency 300 W Totempole PFC and HF CM LLC HB Design with 650 V Integrated GaN HEMT》(封面自题;© Semiconductor Components Industries, LLC, 2024;July, 2024 − Rev. 0,Publication Order Number: EVBUM2886/D),共 29 页。「原文 PDF:90_资料源/NCP1680_EVBUM2886_图腾柱手册.pdf」。 本篇为全文忠实精译:覆盖原文全部文字章节(封面描述与基本参数/模块化构造/原理图描述:EMI 滤波器模块、图腾柱 PFC 级、IMS 半桥模块、跳线板、LLC 级实现、SR 模块/演示板上电与测试程序/测量:空载功耗表与效率曲线/热像/PFC 与 LLC 全部应用波形(图 15~23 逐子图列出)/板卡照片/PCB 布局/文献与实用链接/BOM 全表(EMI 滤波器 12 行+主板 63 行+快桥臂模块 17 行+SR 模块 11 行)/法律声明)与全部 28 幅图(图 1~28 逐图标注)。原理图、照片、示波器截图、热成像、PCB 布线为图形版式:网络连接与波形读数无法从文本层复原,逐图注明并指向原 PDF 对应页;效率图 13 的图内数据标签数值已从文本层完整抄录。原文无公式。版权归 onsemi。 本板与 05_EVBUM2822(300 W 纯 PFC EVB,同一 NCP1680 目录)为不同评估板,本篇独立成篇;与 05_EVBUM2822 重复的表格(法律声明等)已完整保留以维持本篇自足。

本篇与库内文档的关系

EVM 实测/本板值与库内 DS 设计值交叉校验

项目 EVBUM2886 本板 库内 DS 值(00 篇) 结论
NCP1680 型号 NCP1680AAD1R2G(SOIC-16,AA 版) AA 档:FCLAMP1 130 kHz/Ton,max 17.2 µs/VZCDLIM1 1.4 V/极性滤波 200 µs 一致(与 05_EVBUM2822 同型号)
LVSNS 线采样分压 每线 2.4 M×3+2.7 M=9.9 MΩ 上、100 kΩ(R32/R34)下 ≈99:1(译者按图 4 位号归并推断) KL_DIV=100,RUPPER 5~10 MΩ、RLOWER 50~100 kΩ 一致
FB 分压→母线标称 3.3 M×3+1 M=10.9 MΩ 上+(按图面推断)68 kΩ 下 =160.3:1 → 2.5 V×160.3 ≈ 400 V DS 算例 157:1 → 395 V(03 篇步骤 7) 出入:本板折算 ≈400.8 V,略高于 395 V;推断依赖图面归并,以原 PDF 图 4 裁定
母线电容 2×100 µF/420 V(C10×2,CBULK 模块) — 耐压档低于 2822 板(2×100 µF/450 V);若标称 ≈400 V,软 OVP 105%(≈420 V)已贴电容耐压上限,裕量偏紧(译者提示,原文未讨论)
PFC 电感 150 µH(Sumida T91905,ER38;图 6 文本层 “150uH” 互证) 03 篇算例 150 µH 一致;BOM “150 mH” 系 µ→m 字形替换
谷底检测 单辅助绕组(PFC_COIL Aux → PFC_AUX → AUX 脚 14) DS 单辅助绕组正/负半周谷底检测 一致
限流采样 回路口 R219 100 mΩ(GND_LLC↔GND_LLC_RTN 之间,PFC_CS 取样) DS 回路口电阻积分式逐周期限流(ZCD 电阻复用) 一致
慢桥臂驱动 NCP1680 PWMSR_H/L → NCP5183 半桥驱动 → NTMT064N65S3H(64 mΩ/650 V 超结) DS:SRH/SRL 12 V 输出可直驱慢桥臂 本板加一级外驱属加强实现,与 DS 不矛盾
快桥臂 NCP58921(片内驱动+50 mΩ GaN)×2,PWM_H/L 经 NCP51530 电平位移(双通道匹配延迟 60 ns) DS:PWMH/PWML 为 5 V 逻辑,需外接驱动器 一致;本板用集成方案,对比 2822 板分立 GS66508B+NCP51820
工作模式 DCM+CrM,DCM 下谷底开关(60 ns 低延迟电平位移为此服务) DS FCCrM(CrM+DCM 谷底开通+频率钳位) 一致

译注约定

  1. 字形还原:原文以 Symbol 字体排版的单位在文本提取中发生替换:µ→m、Ω→W。本篇一律还原并在关键处括注原文:BOM 值列 mF=µF、mH→µH(按料号/原理图层核实)、mW=mΩ、kW=kΩ、MW=MΩ;“50 mW/150 mW”(NCP58921/20 GaN 导通电阻)=50/150 mΩ;“0 W”(R215−R218 描述)=0 Ω。BOM 中 “1 0 mF”“4 7 mF” 的空格为原文排版伪影,照录。
  2. 电感单位甄别:L1(PFC 升压电感)BOM 作 “150 mH”,经图 6 文本层 “150uH” 与料号双重核实为 150 µH;L2(屏蔽/谐振配套电感)BOM 作 “8 mH”,图 10 文本层作 “8uH/T91760”,为 8 µH;L102(差模电感)BOM 作 “90 mH”,经 Wurth 7447013 料号核实为 90 µH(环形铁粉芯,4.6 A)。L101(共模功率线扼流圈,Wurth 750344559,WE-CMB 系列,屏蔽型)BOM 未印电感量,毫亨量级属共模电感正常口径,照录不推测。
  3. 图形:图 2、4~28 中除文字层可读的位号/值/图内注外,网络连接、波形幅值、热像温度、PCB 布线均无法提取,逐图注明并指向原 PDF 对应页。图 13 的数据标签数值完整抄录(欧式小数逗号已换为小数点)。
  4. 图/BOM 不一致的处理:本手册原理图文本层与 BOM 存在多处数值/装焊状态出入(R45、R202/R205、R209~R212、R304/R309、R307、R309、C301/C302、C33~C36、C202/C203 与 C204/C205 耐压、D17~D19/D23 料号栏等),一律双边照录+译注标注,不代为裁定;实装以 BOM 料号为准自行核实。
  5. 术语首次中英并注:集成驱动氮化镓功率开关(Integrated Driver GaN Power Switch)、高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistor, HEMT)、断续导通模式(Discontinuous Conduction Mode, DCM)、临界导通模式(Critical Conduction Mode, CrM)、脉冲频率调制(Pulse Frequency Modulation, PFM)、同步整流(Synchronous Rectification, SR)、绝缘金属基板(Insulated Metal Substrate, IMS)、电平位移器(Level Shifter)、自举(Bootstrap)、栅驱动强度(Gate Drive Strength, GDS)、轻载检测(Light Load Detection, LLD)、脉冲串工作(Burst Operation)、压敏电阻(Varistor)、物料清单(Bill of Materials, BOM)。

第 1 页 封面——描述(Description)【全译】

本评估板用户手册提供关于 NCP5892x 650 V 集成驱动 GaN 的 300 W 笔记本适配器的基本信息。它设计为宽范围交流输入的通用电源,其 PFC 前级采用 NCP1680——业界首款 CrM 图腾柱 PFC 数模混合信号控制器。NCP1680 提供 PWM 信号以高效驱动 PFC 级,同时保证高功率因数(PF)与低总谐波失真(THD)。图腾柱 PFC 功率级基于 NCP58921,工作在功率级所谓的“快桥臂(fast-leg)”部分。NCP58921 是硅驱动器与功率 GaN HEMT 开关的强力组合,相比单片 GaN 功率模块性能更优。NCP5892x 的集成化实现显著减小了电路与封装寄生,并实现更紧凑的设计。NCP58921 在单一开关结构内集成了高性能、高频驱动器与 650 V、50 mΩ(原文 “50 mW”) 氮化镓高电子迁移率晶体管(HEMT);而 NCP58920 是非常相似的器件,集成 650 V、150 mΩ(原文 “150 mW”) GaN HEMT。适配器还包含 DC/DC 隔离级,提供安全绝缘与输出电压调节;DC/DC 即 LLC 级在施加标称负载时以 500 kHz 开关频率工作。功率级由 NCP13994 高性能电流模式 LLC 控制器管理。LLC 级副边采用同步整流驱动器 NCP4306。SR 级由两颗 NCP4306 与每支路两只并联的 60 V 功率 MOSFET 组成。SR MOSFET 与控制器实现在专用的 SR MODULE 子卡上,以简化主功率板 PCB 设计并达成最高效率。欲了解具体器件的更多信息,请参阅文献章节,其中可找到 NCP58921、NCP58920、NCP1680、NCP13994、NCP4306、NCP51530 与 NC5183【译注:NCP5183 之笔误,照录】的有用链接。

基本参数(Basic Parameters)【全译】

图 1 原理框图(Principle Block Diagram)(第 1 页)。文本层可见要素:AC 输入 L/N/PE → EMI 滤波器 → 整流器(RECTIFIER)→ 图腾柱 PFC 级(NCP1680;NCP51530;快桥臂 NCP58921×2;慢桥臂 NCP5183+NTMT064N65×2)→ DC/DC 级(辅助稳压 AUX REG、光耦 OPTO COUPLER、CV 稳压 NCP431;NCP13994;NCP58920×2)→ 输出(SR:2× NCP4306+4× NTMYS3D3N06C)。框图连线与直流母线标注见原 PDF 第 1 页图 1。

onsemi 原版图 1 — 原理框图:AC 输入 → EMI 滤波 → 图腾柱 PFC 级(NCP1680+NCP51530+NCP58921×2 快桥臂+NCP5183+NTMT064N65×2 慢桥臂)→ DC/DC 级(NCP13994、NCP58920×2、NCP4306×2 SR)→ 20 V/15 A 输出(翻拍自原版 PDF 第 1 页)


第 2 页 模块化构造(Modular Conceptions)【全译】

演示板采用模块化系统构造,由主板(MAIN BOARD)与若干子卡模块组成。参见图 2 以更好地理解装配方式。插入主板的子卡有:

(括号编号对应图 2 中的装配位置;图 2 中另有 2、4、7 号部件未在本节说明。)

模块化概念带来多项优势:多功能性、可测试自制子卡、设计更新容易、可分开检查单个模块的功能、并为附加功能留有余量——使用户能够扩展子卡实验。这种结构有助于减小 PCB 面积,从而提高功率密度,并允许减少所需 PCB 层数。几乎所有 PCB(IMS 半桥模块除外)都设计为 2 层、70 µm(原文 “70 mm”,应为 µm,即 2 oz)敷铜以利热管理;70 µm 铜厚还有助于降低导通损耗,尤其是承载较大输出电流的副边。

图 2 演示板装配原理(Demo−Board Assembly Principle)(照片/装配图,位图),标注号 1~7 见原 PDF 第 2 页图 2。


原理图描述(SCHEMATIC DIAGRAM DESCRIPTION)——EMI 滤波器模块【全译】

本模块由若干元件组成,分述如下,原理图见图 3。第一个守护系统免受大过流事件影响的元件是保险丝 F101。共模功率线扼流圈 L101 降低低—中频段的共模噪声,更高频段则由差模电感 L102 负责。L101 带有屏蔽,以避免 PFC 级的噪声耦合。较低频段的差模 EMI 噪声由 C101、C102 与 C103 构成的差分电容限制。两只 Y 电容 CY101 与 CY102 用于最小化共模噪声。主板上另有共模陶瓷电容 CY1,通常用于闭合原边与副边之间的功率泄漏回路。输入端子 PE 与输出地端子相连,但存在将其断开的选项(经跳线板,见下文)。EMI 滤波器模块还内置压敏电阻(Varistor),保护功率级免受浪涌事件;并嵌入了涌流旁路二极管,保护快桥臂器件免受高涌流相关的损耗或过热。

图 3 输入 EMI 滤波器模块原理图(Input EMI Filter Module Schematic Diagram)(第 2 页)。文本层可见要素:L/N/PE 输入与插座 SOCKET101(附近标注「250VAC/ 2.5A125VAC/ 7.0A」,照录,疑为插座额定标记);F101(0476005.MR,T5A);R102 0R(TEMP 网络);CY101/CY102 1 nF X1/Y1;C101 680 nF/310 Vac;C102、C103 470 nF/310 Vac;C104~C106 NU(不装);压敏电阻 V430CH8SM(VAR);L101 750344559;L102 7447013;D101/D102 S3MB(+VBUS↔GND−LLC,涌流旁路);各 PE 网络。网络连接见原 PDF 图 3。


第 3~4 页 图腾柱 PFC 级(Totem−Pole PFC Stage)【全译】

图腾柱 PFC 前级原理图见以下各图:图 4、图 5、图 6 与图 7。图 4 显示 NCP1680 及其周边电路。NCP1680 图腾柱 PFC 控制器工作在断续导通模式(DCM)与临界导通模式(CrM),并按输入线电压与负载条件调制 PWM 信号。控制器为慢桥臂部分(图 5)生成信号。慢桥臂由 NCP5183(标准高压半桥驱动器)驱动;替代传统方案中二极管的功率开关为 64 mΩ/650 V 超结(Super Junction)MOSFET NTMT064N65S3【译注:BOM 实装型号为 NTMT064N65S3H,尾缀 H 照 BOM】。图腾柱 PFC 功率级电路的另一关键是带电平位移器的快桥臂模块,二者分别见图 6 与图 7。快桥臂模块包含两颗集成驱动 GaN 开关 NCP58921。NCP1680 生成的 PWM 信号以地为参考,因此需要电平位移器。为此采用 NCP51530——650 V 半桥驱动器,两通道匹配延迟 60 ns。低延迟决定 DCM 模式下的谷底开关是否正确。

图 4 NCP1680 图腾柱 PFC 控制器原理图(NCP1680 TP PFC Controller Schematic Diagram)(第 3 页)。文本层可见要素:LS1/LS2 线采样分压链(AC1:R17/R19/R23 各 2.4 M+R25 2.7 M;AC2:R18/R20/R24 各 2.4 M+R26 2.7 M);FB 分压链(+VBUS:R35/R33/R31 各 3.3 M+R30 1 M);PFC_AUX→AUX(14 脚)、PFC_ZCD→ZCD(6 脚)、VCC_PFC 经 R36 10R→VCC(13 脚)+C17 10 µF/25 V;PFCOK(16 脚)、VM(15 脚)、FB(3 脚)、PWML(11)、PWMH(12)、PWMSRHI(7)、PWMSRLO(8)、POLARITY(9)、CS(5)、PGND(10);周边去耦 1 nF/25 V(C15/C18/C19/C20)、100 pF/50 V(C13)、10 nF/25 V(C14);R27 68 k、R37 470 k、R32/R34 100 k、R28 33 k、R22 10 k;D6 BAT54HT1G;图内注 “STAND−BY INTERFACE FOR NCP13992”【译注:LLC 实际采用同族 NCP13994,原文如此】;多处 NU 占位。网络连接见原 PDF 图 4。【译者推断】① LVSNS 分压 9.9 MΩ 上/100 kΩ 下 ≈KL_DIV=100,与 DS 推荐(5~10 MΩ/50~100 kΩ)吻合;② FB 链 10.9 MΩ 上+68 kΩ 下 =160.3:1,按 DS VREF 2.5 V 折算标称母线 ≈400 V(见交叉校验表)。

onsemi 原版图 4 — NCP1680 图腾柱 PFC 控制器原理图:LS1/LS2 线电压采样、FB 母线分压、ZCD/AUX/VCC/FAULT/CS 引脚外围与 Stand-by 接口(翻拍自原版 PDF 第 3 页)

图 5 采用 NCP5183 半桥驱动器的慢桥臂(Slow−leg Using NCP5183 HB Driver)(第 3 页)。文本层可见要素:VCC_PFC 经 R1 10R;IC1 NCP5183(VB/DRVH/HB/HIN/LIN/VCC/DRVL/GND);PWMSR_H→HIN(R3 10R、R4 0R)、PWMSR_L→LIN(R5 10R、R6 0R);Q1/Q2=NTMT064N65S3H,Q3/Q4 NU;D1 NHP260 自举二极管;C1 10 µF/25 V(VCC)、C2 2.2 µF/25 V(HB);C4/C5 1.5 nF/500 Vac(图面标注两处,自举/浮地电容,与 BOM 一致);C3 NU。见原 PDF 图 5。

图 6 以 NCP51530 作电平位移器的快桥臂模块(Fast−leg Module with NCP51530 Used as Level Shifter)(第 4 页)。文本层可见要素:VCC_PFC 经 R9 10R;IC2 NCP51530(VB/DRVH/HB/HIN/LIN/VCC/DRVL/GND);PWM_H 经 R10 10R→HIN、PWM_L 经 R11 10R→LIN;C9 220 nF/50 V(VB)、C6/C7 100 pF/50 V、C8 10 µF/25 V;DRV−H→R13 10R、DRV−L→R14 10R 至 MOD2(NCP5892x 功率模块,见图 7);D2 NU;母线 2×100 µF/420 V(CBULK 模块,C10×2);主 PFC 电感 PFC_COIL 150 µH 带 Aux 辅助绕组→PFC_AUX;R15 10 k、R16 1 k(PFC_CS→PFC_ZCD 链)。见原 PDF 图 6。

onsemi 原版图 6 — 以 NCP51530 作电平位移器的快桥臂模块:MOD2(NCP5892x IMS 半桥)+自举 R13/D2/C9、栅极 R10/R11/R13/R14、母线 C10 2×100 µF/420 V、PFC 电感 150 µH 与辅绕组 PFC_AUX、R15/R16(翻拍自原版 PDF 第 4 页)


第 4~5 页 IMS 半桥模块(IMS HB Module)【全译】

本节针对图 7 所示原理图,描述所选元件的用途。IC201 与 IC201【译注:原文如此,应为 IC201 与 IC202】为堆叠在半桥级中的 NCP5892x。高压陶瓷电容 C210、C211 与 C212 用作半桥级去耦,并在某种意义上兼作缓冲器(snubber)——因为在开关过渡事件期间覆盖电流尖峰。电容 C201 是自举电路的独立电压源,有助于减小对 C205 的影响,从而最小化高侧器件自举期间可能注入 IC202 的 VDD 供电脚的电源噪声。R201、R203、R204 与 R208 插入阻抗,与 VDD 去耦电容 C206、C207 一起构成低通滤波器,限制多个 IC 供电轨之间在过渡期间可能出现的电流尖峰——该尖峰源自 PCB 布局设计所决定的 PCB 阻抗分布。R203、R206、R207 与 D201 组成自举路径,便于为高侧器件供电。电容 C204 与 C205 是 5 V LDO 稳压器去耦所必需的——尽管该稳压器输出未带载,NCP58921 仍需要它们;上述电容确保稳压器保持稳定、不振荡,且器件功耗保持低。C204 与 C205 对 NCP58920 则不需要。由 RC 对 R202−C202 与 R205−C203 构成的低通滤波器滤除毛刺或噪声。C202−C203 的取值范围可从 220 pF 至 3.3 nF,硬开关应用需要更高的值,以衰减更容易进入输入端的噪声,因为 ISM 板(绝缘金属基板)受更高寄生电容影响。C208−C209 是驱动器稳压器去耦电容,必不可少,推荐 X7R 材质。电阻 R213−R216 影响驱动器导通电阻,据此可调整器件导通 dv/dt。R211 与 R212 是上拉电阻,保持器件处于使能状态。R209−R210 对 NCP58920 是强制的,这些电阻设定栅驱动强度(GDS)的高电平,这是正常工作所需;GDS 特性更多信息参见 NCP58920 数据表。R215−R218 为 0 Ω(原文 “0 W”),互连器件地与功率地;R214−217 是可选电阻,可用于更改器件接地,尤其是更高功率时。一旦装配 R214−217(推荐值 0 Ω),则 R215−R218 对必须移除。

图 7 IMS 半桥模块原理图(IMS HB Module Schematic Diagram)(第 5 页)。文本层可见要素:MOD1(IMS 半桥功率模块,引脚 VDD−H/VDD−L、DRV−H/DRV−L、IN、EN、GND、VDR、VDR_GND、SOURCE/DRAIN/HEMT、GDS/NC、NC/LDO、UVLO、INPUT LOGIC、REG.)与 IC201/IC202(NCP5892x,TQFN26);自举链 R201 3.3R+D201 NHP260+R206/R207/R208 3.3R;滤波/去耦 C202 470 pF/25 V(图面;BOM 50 V)、C206/C207 2.2 µF/25 V、C204/C205/C208/C209 100 nF/16 V(图面;BOM 25 V)、C201 10 µF/25 V、C210~C212 100 nF/450 V(R6332);R213/R216 33R、R214/R217 NU、R215/R218 0R、R209/R210 NU(图面;BOM 1k)、R211/R212 0R(图面;BOM 1k);R219 100 mΩ(GND_LLC↔GND_LLC_RTN 回路口,PFC_CS 取样)、R220 NU、D202 NU;网络 TO_SLOW−LEG−GND、GND_PFC、FAST_LEG、MOD1−PWR/MOD1−GND。图内 NOTE(照录):NCP58920/2−150/78 mΩ【译注:即 NCP58920 与 78 mΩ 档的 NCP58922】:GDS−有,LDO_OUT−无,C202/C203=NU,R209/R210=0R;NCP58921−50 mΩ:GDS−无,LDO_OUT−有,C202/C203=100 nF/10 V,R209/R210=NU。网络连接见原 PDF 图 7。

onsemi 原版图 7 — IMS 半桥模块原理图:IC201/IC202(NCP5892x)、自举链 R201 3.3R+D201 NHP260、去耦与栅极网络、R219 100 mΩ 回路口 PFC_CS 采样,及 NCP58920/21/22 三种配置的 NOTE(翻拍自原版 PDF 第 5 页)

跳线板(Jumper Board)【全译】

图 8 描绘跳线板原理图。此板的用途非常简单:提供用各种元件把输出地连接到 PE 端子的选项,以提供 EMI 调整手段。

图 8 跳线板原理图(Jumper Board Schematic Diagram)(第 5 页)。文本层可见要素:PE−IN/PE−OUT、AC1−IN/AC1−OUT、AC2−IN/AC2−OUT 直通排;PE−CH 经 R501/CY501/L501(均 NU)至 PE−OUT;R502/R503 NU。见原 PDF 图 8。


第 6~7 页 LLC 级实现(LLC Stage Implementation)【全译】

图 9、图 10 与图 11 分别显示 LLC 级控制电路、LLC 半桥功率级与副边 SR 级的原理图。LLC 级控制电路基于 NCP13994——面向半桥谐振变换器的高性能电流模式 LLC 控制器。该控制器内置 600 V 栅驱动器,简化了布局并减少外部元件数。NCP13994 经反馈(Feedback)脚与谐振电容电压检测输出电压,并按负载调制输出 PFM 信号。NCP13994 直接驱动基于 NCP58920 的 LLC 半桥功率级;高侧器件利用其内部电平位移器/驱动器。满载时 NCP13994 与 LLC 级工作在约 460 kHz,由谐振设计决定。【译注:封面描述称 LLC“在标称负载下以 500 kHz 开关频率工作”,本节称满载约 460 kHz——设计标称与实测口径略异,均照录。】

图 9 基于 NCP13994 的 LLC 级控制电路(LLC Stage Control Circuity Based on NCP13994)(第 6 页)。文本层可见要素:IC6 NCP13994(原型版);HV_IN 由 AC1/AC2 经 D17/D18 S1JFL 与 R53/R54 1.2k 形成;NCP13994 引脚:1 HV_IN、16 VBOOT(LLC_VBOOT)、15 HB(LLC_HB)、14 MUP(LLC_MUP)、12 MLOW(LLC_MLOW)、9 MODE、3 VB/PFC−FB、10 VCC(VCC_LLC)、4 SKIP、8 FREEZE、5 LLC_FB、6 LLC_CS、7 OVP/OTP、11 GND;PFC_OK 经 R48 5.1k/C62 网络;副边反馈光耦 OC1/OC2 TCLT1008(或 Wurth 140100146000)+IC7 NCP431(NCP431BCSNT1G)+R78 10 k+D23 MM3Z22VT1G+R63 1k/R62 15k/R67 68k/R71 12k/R76 390/R77 68k/R73 0R(VOUT2 取样)构成 CV 调节与 Secondary OVP;R55 910R、R58 1R、R59 2.2k、R49 62k、R50 7.5k、R51 2.2k、R52 15k、R64/R65 0R;C63/C64/C66 10 nF/25 V、C65 1 nF/25 V、C67 100 pF/25 V、C71 10 µF/25 V、C72 1.5 nF/50 V、C73 4.7 µF/25 V、C74/C75 100 pF/2 kV NP0(谐振电容电压检测)、C77 2.2 nF/50 V、C81 100 pF/50 V;图内注 “OPTION FOR NCP13992”、“OPTION FOR 48V VERSION”、“Secondary OVP”、LLC−OVP/LLC_CR/LLC_MODE 网络;RT1、D20/D21/D22/DZ1、Q6~Q9、C68~C70/C76/C78~C80 等为 NU 占位。网络连接见原 PDF 图 9。

图 10 基于 NCP58920 的 LLC 半桥功率级(LLC Half−Bridge Power Stage based on NCP58920)(第 7 页)。文本层可见要素:IC8/IC9=NCP58920×2(17 IN、18 EN、16 VDD、15 GND、13 GDS/NC、14 NC/LDO、12 VDR_GND、11 VDR、DRAIN/SOURCE/HEMT);谐振腔:L2 屏蔽电感 8 µH(T91760,RM5,SHIELDING)→ LLC_CR 谐振电容(图面标注「2× 2.7 nF/630 V, C0G」两处,位号 C35/C36,C33/C34 NU;BOM 作 2.2 nF/630 V NP0 数量 6 含「2 PCS ADDED」,见 BOM 译注)+CR−JUMPER;变压器 MOD3(PRIM/SEC1/SEC2/AUX 绕组端子;图内注 “WINDING TERMINALS ARE SOLDERED ONTO SR MODULE”、“NOTE: TRANSFORMER SECONDARY …”〔原文此处中断,照录〕);R38 600 Ω@100 MHz 磁珠(Wurth 74279220601)、D7 NHP260、R39 1R、R40 10R、R41/R42 100R、R43/R44 33R、R45 51R(图面;BOM 10R)、R46 22k、R47 1R、R48 附近网络;C21 10 µF/25 V、C22/C26/C23/C27 1 µF/25 V、C24/C25/C28/C29 10 nF/25 V 与 100 nF/25 V、C30/C31/C32 100 nF/450 V、C37 100 µF/25 V、C38 4.7 µF/25 V、C39 47 µF/63 V;辅助稳压(AUX REG):Q5 FDT1600N10ALZ(SOT223)+D12 MM3Z20VT1G(20 V 稳压)+D10 BAS20HT1G+D11 BAT54HT1G+D13~D16 MBR2H100SFT3G;CY1 3.3 nF/Y 电容(GND_OUT↔GND−CASE,即前文 EMI 模块所述共模陶瓷电容);PRIMARY SIDE/SECONDARY SIDE 与 SR MODULE(NCP4306×2)指向图 11。网络连接见原 PDF 图 10。

onsemi 原版图 10 — 基于 NCP58920 的 LLC 半桥功率级:IC8/IC9 驱动、L2 8 µH 屏蔽电感+谐振电容 LLC_CR、变压器 MOD3、辅助稳压 Q5/D10~D16、SR MODULE(NCP4306×2)接口(翻拍自原版 PDF 第 7 页)


第 8 页 SR 模块(SR Module)【全译】

SR 模块见图 11。该模块基于四颗 NTMYS3D3N06CLTWG 单通道 MOSFET 与两颗同步整流驱动器 NCP4306 构建。MOSFET Q301−304 采用 SO−8FL 封装以支持高功率密度。两只 MOSFET 安排为中心抽头整流器的两个支路。每个 MOSFET 支路由跨接在 FET 漏-源之间的 RC 缓冲器保护免受电压尖峰。RC 缓冲电路由 C301−R301 与 C302−R302 组成。同步整流驱动器 IC301−302 NCP4306 基于漏极电压信息驱动 MOSFET。每颗 NCP4306 使用外部调整与去耦元件。模块需要高频去耦,由陶瓷电容 C303 与 C304 完成。R304/R305 与 R309/R308 分别设定最小导通时间与最小关断时间周期:最小导通时间设为 ≈110 ns,最小关断时间调整为 ≈680 ns。自动**轻载检测(LLD)**定时器可由 R303−R310 调整;LLD 脚必须用 C305−C306 去耦。LLD 定时器调整到 68 µs——该值适合大多数 LLC 变换器,并改善空载功耗。LLD 特性更多信息参见 NC4306【译注:NCP4306 之笔误,照录】数据表。上述时序值在整个工作范围内很好地覆盖了本参考设计的 SR 设置。推荐本设计采用带 5 V 驱动钳位选项的 NCP4306,以降低驱动损耗。

图 11 基于 NCP4306 的副边 SR 级(Secondary Side SR Stage Based on NCP4306)(第 8 页)。文本层可见要素:电流互感器 X301(Sumida T91715,N=10:1);变压器副边绕组端子 A1B2~D3B2(直接焊在 SR 模块上);IC301/IC302 NCP4306ABAZZZA(1 DRV、2 MIN_TOFF、3 MIN_TON、4 LLD、5 TRIG/DIS/NC、6 CS、7*2 GND、8 VCC);R301/R302 33R+C301/C302 470 pF(图面 100 V;BOM 200 V);R303 27k(LLD)、R304 0R(图面;BOM 1.5 k,MIN_TON)、R305 6.8k(MIN_TOFF)、R306 10R(VCC);IC302 对称:R310 27k、R309(图面 27k/0R 混排,BOM 1.5 k)、R308 0R(图面;BOM 6.8k)、R307(图面 6.8k;BOM 10R);C303/C304 2.2 µF/25 V、C305/C306 1 nF/50 V;Q301~Q304 各 2×NTMYS3D3N06CLTWG;输出 +VO/GND_OUT。网络连接见原 PDF 图 11。【译注】图面与 BOM 在 R304/R309(MIN_TON)、R307/R308 归属与取值、C301/C302 耐压上互有出入,见译注约定 4,以 BOM 料号核实为准。

onsemi 原版图 11 — 基于 NCP4306 的副边 SR 级:电流互感器 X301(Sumida T91715,10:1)、IC301/IC302 NCP4306ABAZZZA 及 MIN_TON/MIN_TOFF/LLD 外围、4× NTMYS3D3N06CLTWG(翻拍自原版 PDF 第 8 页)


第 8~9 页 演示板上电与测试程序(DEMO−BOARD POWER−UP AND TEST PROCEDURE)【全译】

图 12 演示板与交流电源及直流负载的连接(Demo−board Connection to AC Power Supply and DC Load)(第 8 页,位图),接线与仪表位置见原 PDF 图 12。

onsemi 原版图 12 — 演示板与交流电源及直流负载的连接:AC 输入 85~265 V AC、DC 输出 20 V/15 A、母线最高 420 V DC 警示(翻拍自原版 PDF 第 8 页)

重要注意事项(Important notes)【全译】

调试模式上电时序(Power−up sequence in debugging mode)【全译】

  1. 将交流电源连接到演示板的交流输入(参见上图)。
  2. 以正确极性在输出端子连接电子负载——见下图。
  3. 将交流电源电压设为 30 Vrms,电流限值设为 5 Arms。
  4. 打开交流电源,检查功耗应非常低。
  5. 将交流电压改为 60 Vrms,然后 85 Vrms/每次都检查输入电流。
  6. 适配器在约 85 Vrms 时启动,检查输出电压,约 20 V。
  7. 将交流电压改为 85−265 Vrms 范围内的期望值。

掉电时序(Power−down Sequence)【全译】

  1. 关闭交流电源。
  2. 放掉母线电容上的电荷,以便后续操作(原文 “for manipulating further”,照录)。

测量(Measurements)【全译】

表 1 提供系统在若干输入电压水平下测得的空载功耗汇总。图 13 给出效率曲线 versus 输出负载与两个输入线电压水平。图 14 显示 90 V 交流输入满载时的热像。图 15 至图 23 展示在规定条件下捕获的工作波形。应注意:工作波形可能随实际演示板不同、以及元件值因容差而各异而变化。PFC 级波形见图 15 与图 16;LLC 级工作波形见图 17 至图 23。阶跃负载响应与输出电压纹波见图 21 至图 22【译注:按图组实际编排,输出纹波为图 19~20、阶跃响应为图 21~22,原文口径如此】,它们直接在输出端子测量,无任何额外去耦或滤波。若需要更低纹波,可实施简单的额外后置滤波器把纹波降到期望水平。

表 1 空载功耗 vs. 输入线电压水平(NO−LOAD POWER CONSUMPTION VS. INPUT LINE VOLTAGE LEVEL)

线电压 [V rms] 90 110 230 265
功耗 [mW] 131 133 158 164

图 13 演示板效率 vs. 负载(Demo−board Efficiency vs. Load)(第 9 页)。横轴 Output Power [W](0~350),纵轴 Efficiency [%](82~96);图例 Vin = 110 V AC/Vin = 230 V AC。图内数据标签 13 个已从文本层完整抄录(原文欧式小数逗号,如 “94,56”=94.56%):

输出功率(按标签横坐标重建,约值) 110 Vac 230 Vac
≈25 W 87.37 —(该点标签未在文本层出现,曲线归属存疑)
≈72 W —(缺失) 92.04
≈86 W 91.15 —(缺失)
≈127 W 92.48 93.51
≈158 W 92.97 94.01
≈205 W 93.21 94.27
≈280 W 93.25 94.55
≈325 W 93.06 94.56

译注:① 13 个标签为文本层完整抄录,但标签与负载点/曲线的对应关系无法从文本层唯一确定——上表横坐标按标签位置对 x 轴刻度(0/50/…/350 W)的比例重建(±10% 误差),中高负载段两线归属按“同一横坐标两点、230 Vac 一致高于 110 Vac”的物理规律(低线导通损耗更大)重建;② 由此读出的量级结论:230 Vac 峰值效率 ≈94.56%(≈325 W 重载),110 Vac 峰值 ≈93.25%(≈280 W);精确对应以原 PDF 图 13 为准;③ 最大输出功率 >330 W(基本参数),曲线延伸到 ≈330 W 与之吻合。

onsemi 原版图 13 — 演示板效率 vs. 负载:110 V AC(黄)与 230 V AC(蓝)两条曲线,峰值分别约 93.25% 与 94.56%(翻拍自原版 PDF 第 9 页)


第 10 页 热像(图 14)

图 14 演示板 PFC 级热像 @90 V AC 满载(Demo−board Thermal Images of PFC Stage at 90 V AC and Full−load)(第 10 页)。四幅热成像子图:TP−PFC IMS 半桥模块背面热像/TP−PFC 电感磁芯热像/TP−PFC 电感绕组热像/TP−PFC 慢桥臂 MOSFET 热像。各点温度读数在热成像位图中,见原 PDF 第 10 页图 14。

onsemi 原版图 14 — 演示板 PFC 级热像 @90 V AC 满载(2×2):IMS 半桥模块背面 74.8 ℃/电感磁芯 80.3 ℃/电感绕组 91.9 ℃/慢桥臂 MOSFET 75.8 ℃(翻拍自原版 PDF 第 10 页)


第 11~19 页 应用波形(图 15~23)【示波器截图,逐图逐子图列出】

图号(页) 子图标题(译)
图 15(11)PFC 级应用波形 TP PFC 启动时序波形 @90 Vrms 空载;TP PFC 启动时序波形 @90 Vrms 320 W 负载;波形 @90 Vrms 300 W 负载;波形 @230 Vrms 300 W 负载;输入电流波形 @90 Vrms 320 W 负载;输入电流波形 @230 Vrms 320 W 负载。通道:CH1 快桥臂半桥/CH2 慢桥臂半桥/CH3 母线电压(VBUS)/CH4 输入电流
图 16(12)PFC 级应用波形——工作频率 波形 @90 Vrms 150 W;@90 Vrms 300 W;@110 Vrms 150 W;@110 Vrms 300 W;@230 Vrms 150 W;@230 Vrms 300 W。通道同上,另加 M:开关频率(数学通道)
图 17(13)LLC 级应用波形 LLC 波形 空载——脉冲串周期;空载——脉冲串细节;轻载模式 2 A 负载——成簇(原文 “Packaging”,照录);轻载模式 2 A 负载——成簇细节(“Package detail”);正常模式 2.5 A 负载 ×2。通道:CH1 快桥臂半桥/CH2 慢桥臂半桥/CH3 VBUS/CH4 输入电流/M 开关频率
图 18(14)LLC 级应用波形 LLC 波形 正常模式 5 A/10 A/15 A/18 A 负载;Vout 纹波 空载;Vout 纹波 空载——脉冲串细节。通道:CH1 Vout 直流/CH2 LLC FB/CH3 Vout 交流/CH4 输出电流
图 19(15)LLC 级应用波形——输出纹波 Vout 纹波 @0.6 A——最差情况纹波(原文 “worse case”,照录);@0.6 A——脉冲串细节;@1 A;@1 A——脉冲串细节;@1.5 A;空载——脉冲串细节。通道同图 18
图 20(16)LLC 级应用波形——输出纹波 Vout 纹波 @1.85 A;@1.85 A——细节;@2.5 A;@2.5 A——细节;@10 A;@15 A。通道同图 18
图 21(17)LLC 级应用波形——阶跃响应 阶跃响应 0→15 A;0→15 A——细节;15→0 A——细节;2 A→15 A;2 A→15 A——细节;15 A→2 A——细节。通道同图 18
图 22(18)LLC 级应用波形——不同负载阶跃频率的阶跃响应 阶跃响应 0→15 A @10 Hz;@20 Hz;@100 Hz;@200 Hz;@1 kHz;@2 kHz。通道同图 18
图 23(19)LLC 级应用波形——不同负载下的启动时序 启动 @0 A;@1 A CC;@2 A CC;@10 A CC;@15 A CC;@过载 20 A CC。通道:CH1 Vout 直流/CH2 LLC FB/CH3 —(N/A)/CH4 输出电流

(各波形幅值、时标与读数均在示波器截图中,见原 PDF 第 11~19 页对应图。)

onsemi 原版图 15 — PFC 级应用波形:六幅子图(90 Vrms 空载/320 W 启动时序、300 W 波形、230 Vrms 300 W 波形、90/230 Vrms 输入电流波形),CH1 快桥臂/CH2 慢桥臂/CH3 母线电压/CH4 输入电流(翻拍自原版 PDF 第 11 页)

onsemi 原版图 21 — LLC 级阶跃响应波形:15→0 A 细节、2→15 A、2→15 A 细节、15→2 A 细节,CH1 Vout 直流/CH2 LLC FB/CH3 Vout 交流/CH4 输出电流(翻拍自原版 PDF 第 17 页)


第 20~23 页 板卡照片与 PCB 布局设计(图 24~28)

图 24 超高密度高效率 300 W 板卡照片(Ultra High Density and Efficiency 300 W Board Photographs)(第 20 页,位图)。

onsemi 原版图 24 — 超高密度高效率 300 W 板卡照片(顶面/底面及局部,134×62×18 mm,>36 W/inch³,翻拍自原版 PDF 第 20 页)

PCB 布局设计(PCB Layout design):本节展示构成整个演示板所需的各板 PCB 布局设计。

图号 标题(译) 页
图 25 主板——顶层铜/底层铜(Main board − Top/Bottom copper) 21
图 26 主板——顶面装配/底面装配(Main board − Top/Bottom assembly) 22
图 27 NCP58921 IMS 半桥模块——顶层铜、装配层与 PCB 尺寸(NCP58921 Based IMS HB Module − Top Copper Layer, Assembling Layer and PCB Dimensions) 23
图 28 SR 模块——布局与装配(SR Module – Layout and Assembly) 23

译注:第 23 页页内插图题为 “EMI Filter − Layout and Assembly”(EMI 滤波器——布局与装配),而图 27 图题为 IMS 半桥模块——两者不一致,原文如此,见原 PDF 第 23 页裁定。各层布线图形见原 PDF 第 21~23 页。


第 24 页 文献与实用链接(Literature and useful links)【全译】

  1. NCP58920,集成驱动 GaN 功率开关 — https://www.onsemi.com/download/ – TBD(待定)
  2. NCP58921,集成驱动 GaN 功率开关 — https://www.onsemi.com/download/ – TBD(待定)
  3. NCP13994,内置高压驱动器的电流模式谐振控制器,高性能,Active X2 — https://www.onsemi.com/download/data−sheet/pdf/ncp13994−d.pdf
  4. NCP1680,图腾柱临界导通模式(CrM)功率因数校正控制器 — https://www.onsemi.com/support/sales 【译注:本条链接疑为占位/误植(应为数据表链接),照录】
  5. NCP51530 高性能 700 V− 3.5/3.0 A 高低侧 MOSFET 驱动器 — https://www.onsemi.com/download/data−sheet/pdf/ncp51530−d.pdf
  6. NTMT064N65S3H,MOSFET − 功率,N 沟,SUPERFET III FAST 650 V,64 mΩ,40 A — https://www.onsemi.com/download/data−sheet/pdf/ntmt064n65s3h−d.pdf
  7. 高压 4.3 A 高低侧驱动器,半桥 MOSFET 驱动器 — https://www.onsemi.com/download/data−sheet/pdf/ncp5183−d.pdf
  8. NHP160SF/ NHP260SF,平面超快整流器,600 V,1/ 2 A — https://www.onsemi.com/download/data−sheet/pdf/nhp160sf−d.pdf 及 …/nhp260sf−d.pdf
  9. 基于 NCP5892x 650 V 集成驱动 GaN 的绝缘金属基板半桥模块,评估板用户手册 EVBUMxxxx − TBD — https://www.onsemi.com/download/ − TBD(待定)

第 25~28 页 物料清单(BILL OF MATERIALS)【全表】

列:位号|数量|值(已按译注约定 1 完成字形还原,替换处括注原文)|料号|封装|容差|可替换|制造商。“NU”=不装(Not Used),“N/A”=无。

EMI FILTER(第 25 页)

位号 数量 值 料号 封装 容差 可替换 制造商
C101 1 680 nF / 310 VAC 890334027006 C−EUC150−100x180 ±10% 否 WURTH
C102, C103 2 470 nF / 310 VAC 890334024005 C−EUC125X100x150 ±10% 否 WURTH
C104, C105, C106 3 NU N/A C−EUC4532 − N/A N/A
CY101, CY102 2 1000 pF 250 VAC 8853522130111 C2211 ±10% 否 WURTH
CY103, CY104 2 NU N/A C−EUWE−EMI_SMD − N/A N/A
D101, D102 2 S3MB S3MB DO214AA − 可 ONSEMI
F101 1 T5 A 慢熔保险丝 T5 A, 0476005.MR TE5M − 可 LITTELFUSE
L101 1 750344559(共模功率线扼流圈,屏蔽型) WURTH, 750344559(替代:Sumida 04291T319) THT ±20% 否 WURTH
L102 1 90 µH(原文 “90 mH”,经料号 7447013 核实为 µH) 7447013 THT ±20% 否 WURTH
R101 1 压敏电阻 275 V AC,250 A,80 pF V430CH8 SMD 3220 − 可 LITTELFUSE
R102 1 线绕跨接(WIRED STRAP) N/A Thermistor 15 mm【译注:封装栏印作 “Thermistor 15 mm”,原文如此,存疑】 − N/A N/A
SOCKET101 1 输入插座 SOCKET771W−BX2/01 771W−BX2/01 771W−BX2/01 − 可 Qualtek

MAIN BOARD(第 25~27 页)

位号 数量 值 料号 封装 容差 可替换 制造商
C1, C8, C17, C21, C71 5 10 µF/25 V(原文 “1 0 mF”) VARIOUS C0805 ±20% 可 VARIOUS
C14, C15, C18, C19, C65 5 1 nF/25 V 885012006044 C0603 ±5% 可 WURTH
C16, C24, C25, C62, C63, C64, C66 7 10 nF/25 V 885012206065 C0603 ±10% 可 WURTH
C2, C40~C51, C54, C55, C58~C61 19 2.2 µF/25 V(原文 “2.2 mF”) 885012107016 C0805 ±20% 可 WURTH
C22, C23 2 NU N/A C0402 − N/A N/A
C26, C27 2 1 µF/25 V(原文 “1 mF”) 885012206076 C0603 ±10% 可 WURTH
C28, C29 2 100 nF/25 V 885012205085 C0402 ±10% 可 WURTH
C3 1 NU N/A C0805 − N/A N/A
C30, C31, C32 3 100 nF/450 V VARIOUS C1206 ±10% 可 VARIOUS
C33, C34, C35, C36 6 2.2 nF/630 V NP0(2 PCS ADDED)【译注:图 10 文本层作 2.7 nF/630 V C0G,不一致照录】 885342008007 C1206 ±5% 可 WURTH
C37 1 100 µF/25 V(原文 “100 mF”) 860130474004 TH E2,5−7 − 可 WURTH
C38, C73 2 4.7 µF/25 V(原文 “4.7 mF”) 885012208068 C0805 ±10% 可 WURTH
C39 1 47 µF/63 V(原文 “4 7 mF”) 860020773013 E2,5−7 − 可 WURTH
C4, C5 2 1.5 nF/500 VAC VARIOUS TH C075−063X106 ±20% 可 VARIOUS
C52, C53 2 330 µF/25 V(原文 “330 mF”) 870025575009 TH E5−10,5 − 否 WURTH
C56, C57 2 100 µF/25 V(原文 “100 mF”) 870025574005 TH E3,5−8 − 否 WURTH
C6, C7, C13 3 100 pF/50 V NP0 885012006057 C0603 ±5% 可 WURTH
C67 1 33 pF/50 V 885012006054 C0603 ±5% 可 WURTH
C72, C80 2 2.2 nF/50 V 885012007065 C0603 ±5% 可 WURTH
C74, C75 2 100 pF/2 kV NP0 885342008011 C1206 ±5% 可 WURTH
C9 1 220 nF/50 V 885012207074 C0805 ±10% 可 WURTH
C10(2 PCS) 2 100 µF/420 V(原文 “100 mF”;母线电容,CBULK 模块) 860241978002 − AVAILABLE ON REQUEST!(按需供货) TH E5−13 ±20% 否 WURTH
CY1 1 3.3 nF / Y 电容 WKP332MCPEJ0KR YC10B5 ±20% 可 Vishay
C12, C20, C68~C70, C76~C79, C81 10 NU N/A C0603 N/A N/A N/A
D1, D7 2 NHP260 NHP260 SOD123 − 否 Onsemi
D10 1 BAS20H BAS20HT1G SOD323 − 否 Onsemi
D11 1 BAT54H BAT54HT1G SOD323 − 否 Onsemi
D12 1 MM3Z18V MM3Z18VT1G SOD323 − 否 Onsemi
D13, D14, D15, D16 4 MBR2H100S MBR2H100SFT3G SOD123 − 否 Onsemi
D17, D18, D19 3 S1JFL SOD123【译注:料号栏误印为封装名,应即 S1JFL,照录】 SOD123 − 否 Onsemi
D2 1 NU N/A SOD123 − N/A N/A
D20, D21, D22, DZ1 4 NU N/A SOD323 − N/A N/A
D23 1 MM3Z20V SOD323【译注:料号栏误印为封装名,应为 MM3Z20VT1G,照录】 SOD323 − 否 Onsemi
D3 1 NU N/A SOD323 − N/A N/A
D4, D5 2 NU N/A SOD323 − N/A N/A
D6 1 BAT54HT1G(原文值栏即印料号,照录) BAT54HT1G SOD323 − 否 Onsemi
D8, D9 2 NU N/A SOD123 − N/A N/A
IC1 1 NCP5183 NCP5183DR2G SO08−HVDRV − 否 Onsemi
IC2 1 NCP51530 NCP51530ADR2G SO08−HVDRV − 否 Onsemi
IC3 1 NCP1680 NCP1680AAD1R2G SO16 − 否 Onsemi
IC4, IC5 2 NCP58920−PROTOTYPE NOT AVAILABLE YET(尚未发布) TQFN26 − 否 Onsemi
IC6 1 NCP13994−PROTOTYPE NOT AVAILABLE YET(尚未发布) SO16 − 否 Onsemi
IC7 1 NCP431BCSNT1G NCP431BCSNT1G SO16【译注:该料号常为 SOIC-8,封装栏 SO16 照录存疑】 − 否 Onsemi
L1 1 150 µH(原文 “150 mH”,经图 6 “150uH” 与谐振设计核实) T91905 ER38 ±20% 否 Sumida
L2 1 8 µH(原文 “8 mH”,经图 10 “8uH/T91760” 核实) T91760 RM5 ±20% 否 Sumida
L3 1 0R (0 W jumper,即 0 Ω 跨接) SMD 1206 − 可 VARIOUS
OC1, OC2 2 TCLT1008 或 140100146000 TCLT1008, 140100146000 SMD SOP−4 − 可 Vishay, WURTH
Q1, Q2 2 NTMT064N65S3H NTMT064N65S3H TDFN4 8x8 − 否 Onsemi
Q3, Q4 2 NU N/A TDFN4 8x8 − N/A N/A
Q5 1 FDT1600N10ALZ FDT1600N10ALZ SOT223 − 否 Onsemi
Q6, Q7 2 NU N/A SOT23−6 − N/A N/A
Q8 1 NU N/A SOT23 − N/A N/A
Q9 1 NU N/A SOT23 − N/A N/A
R1, R3, R5, R10, R11, R13, R14, R36, R40 9 10 Ω VARIOUS R0603 ±1% 可 VARIOUS
R15, R22, R78 3 10 kΩ VARIOUS R0603 ±1% 可 VARIOUS
R16, R41, R42, R51, R63 5 1 kΩ VARIOUS R0603 ±1% 可 VARIOUS
R17, R18, R19, R20, R23, R24 6 2.4 MΩ VARIOUS R0805 ±1% 可 VARIOUS
R2, R9, R45 3 10 Ω VARIOUS R0805 ±1% 可 VARIOUS
R25, R26 2 2.7 MΩ VARIOUS R0805 ±1% 可 VARIOUS
R27, R72, R77 3 68 kΩ VARIOUS R0603 ±1% 可 VARIOUS
R28 1 33 kΩ VARIOUS R0603 ±1% 可 VARIOUS
R30 1 1 MΩ VARIOUS R0805 ±1% 可 VARIOUS
R31, R33, R35 3 3.3 MΩ VARIOUS R0805 ±1% 可 VARIOUS
R32, R34 2 100 kΩ VARIOUS R0603 ±1% 可 VARIOUS
R37 1 470 kΩ VARIOUS R0603 ±1% 可 VARIOUS
R38 1 600 Ω / 100 MHz(铁氧体磁珠) 74279220601 SMD 805 − 否 WURTH
R39 1 1 Ω VARIOUS R0603 ±1% 可 VARIOUS
R4, R64, R65, R68, R73 5 0R VARIOUS R0603 ±5% 可 VARIOUS
R43, R44 2 33 Ω VARIOUS R0402 ±1% 可 VARIOUS
R46 1 22 kΩ VARIOUS R0603 ±1% 可 VARIOUS
R47 1 2.2 Ω VARIOUS R0805 ±1% 可 VARIOUS
R48 1 5.1 kΩ VARIOUS R0603 ±1% 可 VARIOUS
R49 1 62 kΩ VARIOUS R0603 ±1% 可 VARIOUS
R50 1 4.3 kΩ VARIOUS R0603 ±1% 可 VARIOUS
R52, R62 2 15 kΩ VARIOUS R0603 ±1% 可 VARIOUS
R53, R54 2 1.2 kΩ VARIOUS R1206 ±1% 可 VARIOUS
R55 1 100 Ω VARIOUS R0603 ±1% 可 VARIOUS
R58 1 1 Ω VARIOUS R1206 ±1% 可 VARIOUS
R59 1 2.2 kΩ VARIOUS R0603 ±1% 可 VARIOUS
R6 1 0R VARIOUS R0805 ±5% 可 VARIOUS
R67 1 820 Ω VARIOUS R0603 ±1% 可 VARIOUS
R75 1 47 kΩ VARIOUS R0603 ±1% 可 VARIOUS
R76 1 3.6 kΩ VARIOUS R0603 ±1% 可 VARIOUS
R7, R8, R21, R56, R57, R60, R61, R66, R69, R70, R71, R74 12 NU N/A R0603 − N/A N/A
R12 1 NU N/A R0805 − N/A N/A
R29 1 NU N/A R0603 − N/A N/A
RT1 1 NU N/A R0603 − N/A N/A

FAST LEG MODULE(第 28 页)

位号 数量 值 料号 封装 容差 可替换 制造商
D202 1 NU N/A DO214AA − N/A N/A
C201 1 10 µF/25 V(原文 “10 mF”) VARIOUS C0805 ±20% 可 VARIOUS
C202, C203 2 470 pF/50 V 885012006061 C0603 ±5% 可 WURTH
C204, C205, C208, C209 4 100 nF/25 V 885012205085 C0402 ±10% 可 WURTH
C206, C207 2 2.2 µF/25 V(原文 “2.2 mF”) VARIOUS C0805 ±20% 可 VARIOUS
C210, C211, C212 3 100 nF/450 V VARIOUS R6332 ±10% 可 VARIOUS
D201 1 NHP260 NHP260 SOD123 − 否 Onsemi
IC201, IC202 2 NCP58921−PROTOTYPE NOT AVAILABLE YET(尚未发布) TQFN26 − 否 Onsemi
R201, R203, R204, R207, R208 5 3.3 Ω VARIOUS R0603 ±1% 可 VARIOUS
R202, R205 2 0R VARIOUS R0603 ±5% 可 VARIOUS
R206 1 3.3 Ω VARIOUS R0805 ±1% 可 VARIOUS
R209, R210, R211, R212 4 1 kΩ VARIOUS R0603 ±1% 可 VARIOUS
R213, R216 2 33 Ω VARIOUS R0603 ±1% 可 VARIOUS
R214, R217 2 NU N/A R0402 − N/A N/A
R215, R218 2 0R VARIOUS R0402 ±5% 可 VARIOUS
R219 1 100 mΩ(回路口电流采样) VARIOUS R6332 ±1% 可 VARIOUS
R220 1 NU N/A R6332 − N/A N/A

SR MOULE【译注:原文标题即拼作 “SR MOULE”(SR MODULE 之误),照录】(第 28 页)

位号 数量 值 料号 封装 容差 可替换 制造商
R306, R307 2 10 Ω VARIOUS R0603 ±1% 可 VARIOUS
C301, C302 2 470 pF/200 V【译注:图 11 文本层作 470 pF/100 V,不一致照录】 885342207002 C0805 ±10% 可 WURTH
C303, C304 2 2.2 µF/25 V(原文 “2.2 mF”) VARIOUS C0805 ±20% 可 VARIOUS
C305, C306 2 1 nF/25 V 885012006044 C0603 ±10% 可 WURTH
IC301, IC302 2 NCP4306 NCP4306ABAZZZA(P/N not realeased,料号未发布【译注:“realeased” 为原文拼写笔误】) DFN−8 − 否 onsemi
Q301, Q302, Q303, Q304 4 NTMYS3D3N06 NTMYS3D3N06CLTWG SO8FL − 否 onsemi
R301, R302 2 33 Ω VARIOUS R1206 ±1% 可 VARIOUS
R303, R310 2 27 kΩ VARIOUS R0603 ±1% 可 VARIOUS
R304, R309 2 1.5 kΩ【译注:图 11 文本层 R304 作 0R,不一致照录】 VARIOUS R0603 ±1% 可 VARIOUS
R305, R308 2 6.8 kΩ VARIOUS R0603 ±1% 可 VARIOUS
X301 1 N = 10:1(SR 电流互感器) T91715 − − 否 SUMIDA

第 29 页 法律声明、警告与注意事项【逐段全译】

  1. 商标与知识产权:onsemi 及其他名称、标记与品牌为 Semiconductor Components Industries, LLC(dba “onsemi”)及其关联公司/子公司在美国和/或其他国家的注册和/或普通法商标。onsemi 拥有多项专利、商标、版权、商业秘密及其他知识产权;产品/专利覆盖清单见 www.onsemi.com/site/pdf/Patent−Marking.pdf。onsemi 为机会均等/平权行动雇主。本资料受一切适用版权法约束,不得以任何方式转售。
  2. 评估板性质:评估板/开发板(研发用板,下称“板”)非成品,不向消费者出售。仅用于研究、开发、演示与评估,且仅可在实验室/开发区域、由受过工程/技术培训并熟悉电气/机械组件、系统与子系统处理风险的人员使用。该人员对正确与安全操作承担全部责任/义务。任何其他用途、转售或为其他目的的再分发均被严格禁止。
  3. “按现状”提供与免责:onsemi 按“现状(AS-IS)”向你提供本板,且不作任何陈述与保证。在不限制前述的前提下,onsemi(及其许可方/供应商)特此否认与本板、任何修改或本协议有关的一切陈述与保证——无论明示、默示、法定或其他,包括但不限于适销性、特定用途适用性、权属、不侵权,以及因交易过程、行业惯例或贸易习惯产生的陈述与保证。
  4. onsemi 保留不另行通知而更改任何板卡的权利。
  5. 用户责任:你应自行判断本板是否适合你的预期用途/应用或能否达到预期结果。在使用或分发基于本板评估、设计或测试的任何系统之前,你同意对你的设计进行测试与验证,以确认其对你的应用的功能适用性。onsemi 提供的任何技术、应用或设计信息或建议、质量特性、可靠性数据或其他服务不构成 onsemi 的任何陈述或保证,亦不因提供该等信息或服务而产生任何额外义务或责任。
  6. 禁止用于生命支持:onsemi 产品(含板卡)未被设计、未被意图、亦未被授权用于生命支持系统、任何 FDA Class 3 医疗器械或外国辖区内类似/等效分类的医疗器械、或任何拟植入人体的器械。你同意就因任何未经授权的使用(即使该指控称 onsemi 在产品与/或板卡的设计或制造上存在过失)引起的或与之相关的任何索赔、要求、调查、诉讼、监管行动或诉因所产生的一切责任、损失、成本、损害、判决与费用,向 onsemi 及其董事、高管、员工、代表、代理人、子公司、关联方、分销商与受让人作出赔偿、抗辩并使其免受损害。
  7. 合规范围:本评估板/开发板不属于欧盟关于电磁兼容(EMC)、有害物质(RoHS)、回收(WEEE)、FCC、CE 或 UL 的指令适用范围,并可能不满足这些或相关指令的技术要求。
  8. FCC 警告:本评估板/开发板仅用于工程开发、演示或评估目的,onsemi 不认为其是适合一般消费者使用的最终成品。它可能产生、使用或辐射射频能量,且未经 FCC 规则第 15 部分针对计算设备限值的合规测试(该限值旨在对射频干扰提供合理防护)。本设备的运行可能对无线电通信造成干扰,此时用户应自费采取任何可能需要的措施纠正该干扰。
  9. onsemi 不转让其专利权或他人权利项下的任何许可。
  10. 责任限制:对于因本板引起或与之相关的任何特殊的、后果性的、附带的、间接的或惩罚性的损害——包括但不限于重新鉴定成本、延误、利润或商誉损失——即使已被告知发生此类损害的可能性,onsemi 亦不承担任何责任。任何情况下,onsemi 因本板产生的任何义务在任何责任理论下的累计责任均不超过已支付的板卡购买价(如有)。
  11. 本板按 onsemi 标准销售条款与条件所载许可及其他条款提供。更多信息与文档请访问 www.onsemi.com。

补充信息(ADDITIONAL INFORMATION)


译者附注(全库视角)

  1. 方案构成:NCP1680(AA 版)+NCP51530(快桥臂电平位移,60 ns 匹配延迟)+NCP58921×2(650 V 集成驱动 50 mΩ GaN,快桥臂)+NCP5183(慢桥臂驱动)+NTMT064N65S3H×2(650 V/64 mΩ 超结,慢桥臂);LLC 级 NCP13994+NCP58920×2(150 mΩ),谐振约 500 kHz(满载约 460 kHz);SR 级 NCP4306×2+NTMYS3D3N06CLTWG×4(60 V,SO-8FL,每支路两管并联,中心抽头)。模块化为:主板+EMI 滤波器/CBULK/IMS 半桥/SR 四种子卡,除 IMS 模块外全部 2 层板、70 µm 铜厚。
  2. 300 W 两级适配器参考量值(可作 03 篇设计计算的实板锚点):母线 ≈400 V(按 FB 分压推算)/200 µF(2×100 µF/420 V);PFC 电感 150 µH 带 Aux 绕组(ER38);回路口限流 100 mΩ;输出 20 V/15 A(过载 20 A),峰值效率 ≈94.56%(230 Vac);空载功耗 131~164 mW(90~265 V);板尺寸 134×62×18 mm,>36 W/in³(含插座),无散热器设计(热像覆盖 PFC 级四点,90 Vac 满载)。
  3. 测试口径:上电时序 30 Vrms/5 A 限流起步、60→85 Vrms 逐档确认、约 85 Vrms 启动(输出 ≈20 V);效率曲线覆盖 ≈25~330 W 两档输入(110/230 Vac);波形条件 90/110/230 Vrms × 空载~320 W;LLC 脉冲串(空载/2 A)、正常模式(2.5~18 A)、纹波(0.6~15 A)、阶跃(0↔15 A、2↔15 A,10 Hz~2 kHz)、启动(0~20 A CC);纹波直接在输出端子测量(无附加滤波)。
  4. BOM/原文存疑点汇总(照录不改):① 图/BOM 数值出入:R45(图面 51R/BOM 10R)、R202/R205(图面 10R/BOM 0R)、R209/R210(图面 NU/BOM 1k)、R211/R212(图面 0R/BOM 1k)、R304/R309(图面 0R/BOM 1.5k)、R307(图面 6.8k/BOM 10R)、R309 图面 27k/0R 混排、C301/C302(图面 100 V/BOM 200 V)、C33~C36(图面 2.7 nF C0G/BOM 2.2 nF NP0)、C202/C203 与 C204/C205 图面耐压(25 V/16 V)低于 BOM(50 V/25 V);② 料号栏笔误:D17~D19 与 D23 料号栏印封装名;③ 拼写照录:Totempole(Totem-Pole)、NC5183/NC4306(NCP5183/NCP4306)、SR MOULE(SR MODULE)、realeased(released)、worse case、Packaging(成簇);④ 断句残缺:重要注意事项末条“Second case achieved lower temperature rise and”、图 10 注 “NOTE: TRANSFORMER SECONDARY …”;⑤ 图 4 注 “STAND−BY INTERFACE FOR NCP13992” 与图 9 注 “OPTION FOR NCP13992” 指向 NCP13992 而 LLC 实用 NCP13994(同族,照录);⑥ NCP58920/NCP13994/NCP4306 标注 PROTOTYPE/NOT AVAILABLE YET,C10 料号 860241978002 标注“按需供货”;⑦ R102 封装栏 “Thermistor 15 mm” 与“线绕跨接”描述不匹配;⑧ IC7 NCP431BCSNT1G 封装栏 SO16 存疑。
  5. 本篇与 NCP1568 库《05_EVBUM2734精译》(60 W ACF 适配器)、本库《05_EVBUM2822精译_300W》(300 W 纯 PFC)构成同一 EVM 手册体例:本板提供“PFC(NCP1680)+LLC”两级 GaN 适配器的系统级参照,其 PFC 前级参数(395~400 V 母线、150 µH、AA 版、回路口限流、单辅助绕组)与 2822 板高度一致,可互相印证。

上一级:NCP1680