摘要：目前高功率电源设计面临效率、散热与体积的多重挑战，传统升压PFC+LLC方案虽成熟，但在效率（尤其低负载时）和功率密度上已接近瓶颈，且复杂电路增加了成本和损耗。此外，硅基器件在高频开关下的发热问题限制了性能提升，导致大功率电源往往体积庞大、能效难以突破钛金牌门

前言

目前高功率电源设计面临效率、散热与体积的多重挑战，传统升压PFC+LLC方案虽成熟，但在效率（尤其低负载时）和功率密度上已接近瓶颈，且复杂电路增加了成本和损耗。此外，硅基器件在高频开关下的发热问题限制了性能提升，导致大功率电源往往体积庞大、能效难以突破钛金牌门槛。市场亟需更高效、紧凑的解决方案，而氮化镓（GaN）与先进拓扑结构的结合，正成为破局关键。

港晟电子这款1kW电源DEMO采用图腾柱无桥PFC+LLC氮化镓方案 ，以精简电路实现超高效率（97.2%@230VAC），轻松满足钛金牌标准。图腾柱无桥PFC省去了传统整流桥，导通损耗更低；搭配GaN器件的高频特性，进一步减小磁性元件体积，达成高功率密度。此方案不仅解决了大功率电源的发热与效率痛点，更为数据中心、高端PC及工业设备提供了轻量化、高可靠的供电选择。下面我们来对港晟电子这套方案进行详细了解。

港晟1kW图腾柱氮化镓电源DEMO外观

港晟这款DEMO为规整长方体造型设计，同时采用U型一体外壳辅助散热，内侧设有麦拉片进行隔离绝缘，并通过螺丝固定。

实测DEMO长度为180.81mm。

宽度为100.31mm。

厚度为49.33mm。

另外测得其总重量约为973g。

港晟1kW图腾柱氮化镓电源方案解析

拆掉固定螺丝将U型散热板分离，可以看到，对应区域设有导热垫帮助传递热量，更好散热。

DEMO正面设有保险丝、安规X2电容、PFC电感、变压器等器件，滤波电容采用小板焊接。

将电容以及变压器拆掉，遮挡区域还设有图腾柱慢管的驱动器、LLC控制器、同步整流控制器等器件。

主板背面图腾柱PFC控制器以及多颗快管、慢管以及LLC拓扑的初次级功率开关管等器件。

模块输入端设有保险丝，安规X2电容，共模电感，Y电容和压敏电阻等器件。

管状保险丝额定电流20A，后方一颗621KD20压敏电阻来自君耀。

蓝色Y电容来自KNSCHA科尼盛。

气体放电管配合压敏电阻进行过电压防护。

另外两颗10D561K压敏电阻特写。

贴片Y电容来自四川特锐祥科技股份有限公司，具有体积小、重量轻等特色，非常适合应用于氮化镓快充这类高密度电源产品中。料号为TMY1102M。

充电头网了解到，特锐祥贴片Y电容除了被倍思高通QC5认证100Ｗ氮化镓快充、麦多多100W氮化镓、OPPO 65W超级闪充氮化镓充电器、联想90W氮化镓快充、努比亚65W氮化镓充电器、倍思120W氮化镓+碳化硅PD快充充电器等数十款大功率充电器使用外，也可应用于海陆通、第一卫、贝尔金等品牌20W迷你快充上，性能获得客户一致认可。

安规X2电容也是来自科尼盛，容量1μF。

另外两颗安规X2电容也是来自科尼盛，料号相同，容量为3μF。

拆下的另一颗君耀621KD20压敏电阻特写。

两颗共模电感特写，底部设有电木板绝缘。

板子一侧设有Y电容、滤波电感、NTC热敏电阻、继电器、辅助电源变压器、谐振电容等器件。

另一侧设有PFC电感、变压器等，滤波电解电容均采用小板焊接。

另外两颗蓝色Y电容特写。

滤波电感采用磁环绕制。

图腾柱PFC控制器来自梵塔，型号FAN6618，是一颗高性能多模式的图腾柱PFC控制器，支持基于峰值电流控制的CCM/CRM/DCM多模式工作，DCM自适应谷底切换工作，可配置工频周期内单模式工作或多模式工作，实现最高效率。

FAN6618内部集成MTP存储器，具有丰富的配置选项，用户可通过图形界面配置环路、开关频率、工作模式和启机时间等。芯片内部集成输入过压/欠压保护、输出过压欠压保护、CS短路保护、过温保护等，提供SOIC-16和QFN4*4两种封装。

氮化镓快速半桥使用的隔离驱动器来自纳芯微，型号NSD2621。这是一款专为GaN设计的高压半桥驱动芯片，采用了纳芯微的成熟电容隔离技术，高边驱动可以支持-700V到+700V的共模电压，150V/ns的SW电压变化斜率，同时具有低传输延时和低通道间延时的特性。两通道均能提供2A/-4A的驱动能力。

高低边的驱动级都采用了专门的电压调节器，以确保驱动电压在GaN栅极可接受的稳定范围内，使得GaN不论在何种情况下，都能正常工作。同时具备了UVLO保护功能，保护电源系统工作安全。

氮化镓快速半桥使用了四颗英诺赛科INN650TA080BS，两两并联。这是一款耐压650V的增强型氮化镓开关管，瞬态耐压800V，导阻80mΩ，具备开尔文源极，符合AEC-Q101认证，采用TOLL封装。

英诺赛科氮化镓开关管为增强型常关器件，具有极低的栅极电荷和输出电荷，内置ESD保护，符合RoHS、无铅、欧盟REACH法规。适用于图腾柱PFC，快充电源，高功率密度以及高能效开关电源应用。

英诺赛科 INN650TA080BS 资料信息。

充电头网了解到，英诺赛科氮化镓芯片目前已被宁德时代、美的、疆海、三星、OPPO、VIVO、联想、雅迪、LG、华硕、安克、倍思、绿联等多家知名品牌和厂商所采用，应用于储能系统，家电，激光雷达，手机及笔记本电脑，快充和适配器等产品中，截至2024年12月，出货量已突破12亿颗。

图腾柱慢管的驱动器来自梵塔，型号FAN3771，这是一款高压、高边-低边栅极驱动器，能够提供4A/-6A的拉灌电流能力以驱动功率MOSFET或IGBT。 其高边部分采用先进的隔离技术设计，可承受超过700V的直流电压。

FAN3771具备良好的传播延迟性能、低静态电流以及SW引脚上的高负压及dv/dt抗扰能力。它的高边和低边驱动部分均能在10-20V的电源电压下工作，并各自具有独立的欠压锁定（UVLO）保护功能。

FAN3771拥有两个独立输入引脚（HI 和 LI），兼容TTL和CMOS逻辑电平。FAN3771提供SOP8封装，其工作温度范围为-40℃至 125℃。

图腾柱慢管来自华润微，型号CRJZ35N60G4FZ，采用TOLL封装。

高性能霍尔效应电流传感器采用芯进CC6922，内部集成了一颗高精度、低噪声的线性霍尔电路和一根低阻抗的主电流导线，能够更有效的测量直流或交流电流，并具有精度高、线性度和温度稳定性好的优点，广泛应用于工业、消费类及通信类设备。

PFC电感特写，采用利兹线绕制。

NTC热敏电阻特写。

继电器型号为JY32FNH-SH-DC12V-A，额定电流18A，线圈电压为12V，用于短路热敏电阻，消除损耗。

小板上的高压滤波电解电容来自AiSHi艾华。

规格均为450V220μF。

LLC控制器来自梵塔，型号FAN6887，这是一款高性能电流型半桥LLC控制器，系统稳定性良好且动态特性优化。其集成高压启动电流源、半桥驱动单元等电路模块，IC外围精简，系统物料成本低。芯片具有自适应死区调节功能，减小死区期间的损耗，提高系统效率。

FAN6887具有全面的保护功能，供电UVLO保护、母线电压Brown-out保护、逐周期过流保护、输出短路保护、过功率保护、输出过压保护、外部过温保护、内部过温保护、以及LLC容性模式保护等。

LLC半桥开关管也是采用英诺赛科INN650TA080BS。

绿色谐振电容来自JURCC捷威，规格为0.047μF 1KV，两颗并联。

谐振电感特写。

变压器特写。

输出端一览，滤波电容下方区域设有同步整流控制器、运放芯片等器件。

同步整流控制器来自恩智浦，型号TEA2096，支持4.5-38V供电电压，具备自适应栅极驱动，支持LLC谐振同步整流，并具备欠压锁定，支持1MHz开关频率。

LLC同步整流管来自华润微电子，型号CRSZ043N15N3Z，NMOS管，耐压150V，导阻3.8mΩ，采用TOLL封装。

小板上三颗同步整流输出滤波电容也是来自艾华。

三颗电容的规格均为63V820μF。

另一颗滤波电容采用三莹NXA系列，规格为63V820μF。

一体化滤波电感特写。

辅助电源高压滤波电容来自JSH万京源，规格为450V22μF。

辅助电源芯片来自昂宝，型号OB25133，芯片内部集成开关管，具备高精度恒压恒流控制，无需431基准和光耦，芯片采用多模式PWM/PFM模式提升能效，支持5W输出功率。

辅助电源变压器特写。

蓝色Y电容特写。

CT 1019光耦特写。

另一颗CT 1019光耦特写。

第三颗CT 1019光耦特写。

特锐祥TMY1102M贴片Y电容特写。

一颗来自意法半导体丝印358的运放。

另一颗意法半导体的运放芯片特写。

另一颗特锐祥TMY1102M贴片Y电容特写。

另一端角区域设有三颗蓝色Y电容，其中两颗来自科尼盛。

另一颗来自JK-ET健坤电子。

充电头网总结

港晟电子这款电源DEMO是目前少有实现量产的1kW高功率密度图腾柱无桥PFC+LLC氮化镓电源方案，支持全电压输入，并且90V、230V下的效率分别高达95.2%和97.2%，相较传统PFC方案，高、低电压输入条件下的效率都更高，并且解决了桥堆发热问题，散热更好做，有效简化电源的整体结构。

充电头网通过解析发现，这套方案核心控制器件分别采用了梵塔图腾柱PFC控制器FAN6618、LLC控制器FAN6887以及恩智浦同步整流控制器TEA2096，实现更灵活的程序配置以及保密性。

图腾柱快速半桥以及LLC半桥的共六颗氮化镓器件均采用英诺赛科INN650TA080BS，以及图腾柱慢管和同步整流管来自华润微，并且全部采用优化的TOLL贴片封装，更低的导通和开关损耗，带来更高功率密度以及可靠性。此外还采用了艾华和三莹等知名品牌的电容滤波，用料是相当扎实的。

相比传统设计，港晟电子这套方案还有着更低损耗和成本等优势，可满足80+钛金标准对高效率的要求，是2000W以内高功率密度的适配器充电器、LED电源、服务器电源等产品设计的理想选择。

来源：充电头网