港晟 97% 效率 2kW 电源方案全拆解，氮化镓器件竟占这么大比例

前言

当前，高功率电源在效率、散热与体积方面正面临重重考验。尽管升压 PFC+LLC 拓扑已被广泛应用，其成熟度无可置疑，但在能效和功率密度上已几近天花板。同时，传统硅基器件在高频开关时产生的大量热量，不仅限制了频率提升，也迫使系统体积不断增大，难以跨越钛金牌能效等级。市场对于具备更高转换效率与更小封装尺寸的高功率方案的需求也在不断提高而氮化镓（GaN）器件结合优化后的拓扑架构，正成为突破瓶颈的核心路径。

港晟此前已推出过1kW图腾柱无桥PFC+LLC氮化镓电源方案，相比传统PFC方案，图腾柱PFC无桥PFC损耗更低，充电头网也已在这款电源方案作了专业的拆解解析。这次带来的是更高功率的版本，也就是港晟2kW图腾柱氮化镓电源方案，这款方案输出48V、40A满载工况下，其功率转换效率可高达97.0%，且PCBA工艺简洁，加工成本低廉，生产流程简易，BOM 成本可控，并支持灵活程序配置，可以用于充电，照明，工业，仪器设备等领域。

下面我们来对港晟电子这套方案进行详细了解。

港晟2kW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，外部使用一体外壳辅助散热，内侧设有麦拉片进行隔离绝缘，并通过螺丝固定。

在这款DEMO的后侧设有两个小风扇，用于为模块散热。

交流输入接线柱和直流输出接线柱一览。

实测DEMO长度为215.00mm。

宽度为127.44mm。

宽度为41.97mm。

另外测得其总重量约为1458.4g。

港晟2kW图腾柱氮化镓电源方案解析

将上部外壳拆下，可以看到上部外壳内部粘贴高温胶带绝缘，两边用胶水牢固固定。

再将底部外壳去掉，可以看到内置麦拉片实现绝缘，麦拉片开口方便PCB底部的铜质散热焊柱接触里面的导热垫帮助传递热量。

DEMO正面设有保险丝、安规X2电容、PFC电感、变压器，图腾柱慢管，氮化镓半桥，开关管，同步整流控制器等器件，滤波电容采用小板焊接。

主板背面设有气体放电管、图腾柱PFC控制器以及PFC快、慢管以及LLC拓扑的初次级功率开关管等器件，还设有铜质散热焊柱帮助散热。

输入端管状保险丝特写。

NTC热敏电阻特写。

气体放电管配合特锐祥贴片Y电容进行过电压防护。

蓝色Y电容同样来自KNSCHA科尼盛。

安规X2电容来自科尼盛，容量为3μF。

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。

FAN6618详细资料。

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。

氮化镓快速半桥采用港晟委托英诺赛科定制的INN650TA080GS（实为INN650TA080BS，二者仅尾缀不同），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 INN650TA080GS 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℃。

在PFC升压电感下焊接两颗图腾柱慢管，来自华润微，型号CRJZ35N60G4FZ，采用TOLL封装。

PFC升压电感特写。

小板上设有三颗高压滤波电容。

高压滤波电容来自科尼盛，容量450V270μF。

LLC控制器同样来自梵塔，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INN650TA080GS。

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TMY1222M。

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。

LLC谐振电感特写。

LLC谐振电容特写。

变压器特写。

次级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。

次级同步整流管来自华润微，型号CRSZ043N15N3Z，耐压150V，导通电阻为3.8mΩ。

另外两颗CRSZ043N15N3Z特写。

另一颗TEA2096特写。

第四颗CRSZ043N15N3Z特写。

高压滤波电解电容来自AiSHi艾华。

电解电容来自永铭，规格为1500μF63V。

继电器来自爱福，型号GRF-S-112DMP，内置一组常开触点，触点容量80A，线圈电压12V，用于电源输出控制。

控制板焊接MCU、开关电源芯片、同步降压芯片、三极管、降压电感、低压差线性稳压器、运算放大器、光耦、贴片Y电容等元器件。

开关电源芯片，丝印G1135F。

变压器特写。

两颗BCX56 三极管特写。

同步降压转换器来自TI德州仪器，型号TPS54302，支持4.5V至28V输入，3A输出，采用SOT-583封装。

降压电感特写。

低压差线性稳压器来自合科泰，采用SOT89封装。

单片机来自宏晶科技，型号STC32G12K128，该芯片内置超高速32 位8051 内核（1T），128k内存，具备49个中断源，4 级中断优先级，支持在线仿真，工作电压为1.9V～5.5V，内建LDO，可以实现很多智能控制和通信，支持LQFP64/LQFP48/LQFP32/PDIP40 等多种封装。

无源晶振来自杨兴。

运算放大器来自COSINE(科山芯创)，型号COS1333，采用SOT-23-5封装。

两颗CT 1019光耦特写。

位于两颗CT 1019光耦旁边的芯片为隔离式半双工收发器，来自川土微，型号CA-IS3082WX，该芯片能够承受高达 5000VRMS（60s）的电气隔离以及具有±150kV/μs的典型CMTI性能，支持多节点数据通信总线，最高通信速率为20Mbps，最多允许同一总线上挂接 256 个收发器，支持–40°C 到 125°C 的工作温度范围，采用SOIC-16封装。

另外两颗CT 1019光耦特写。

高性能霍尔效应电流传感器采用芯进CC6939，该芯片由高精度、低噪声的线性霍尔集成电路和一根低阻抗的主电流导线组成。0.14mΩ的超低阻抗的导线可最大限度减少功率损耗和热散耗，内部固有绝缘在输入电流路径与副边电路之间提供了5000VRMS绝缘耐压。传感器采用线性霍尔传感器温度补偿技术，具有较高的温度稳定特性。该芯片采用SOW10封装。

另一颗CT 1019光耦特写。

另一颗特锐祥TMY1222M贴片Y电容特写。

运算放大器来自安森美，型号LM2904。

两颗贴片式压敏电阻来自钜兴，型号4232-252 V561。

充电头网总结

港晟电子这款电源DEMO支持全电压输入，在230V输入工况下的转换效率高达97%，可以满足80+钛金标准对高效率的要求，产品定位为标准化平台，配备有通信接口、辅助供电接口、NTC接口等接口，生命周期在10年以上，可根据需求灵活扩展至充电、照明、工业控制与仪器设备等多种应用场景。

方案内置一颗STC 32 位、128 KB 闪存的高性价比单片机，可实现丰富的智能控制和通信功能，与 1 kW 版本相比，本方案在机壳后侧新增两只小风扇，并于 PCB 背面设有铜质散热焊柱，贴附导热胶，以提升散热能力；外壳采用灌胶工艺，实现出色的防尘防水保护。整机 PCBA 工艺简洁、BOM 成本低廉、程序配置灵活又便于保密，是真正的一款高效、可靠、易量产的多场景电源解决方案。

充电头网拆解发现，该方案核心控制器件采用了梵塔图腾柱 PFC 控制器 FAN6618、LLC 控制器 FAN6887 及恩智浦次级同步整流控制器 TEA2096；电流检测则选用了芯进霍尔元件 CC6922SG-3FB050。相较于市面上其他图腾柱拓扑方案，本设计线路结构更为简洁，BOM 成本更低。

方案内部的图腾柱快速半桥以及LLC半桥的共八颗氮化镓器件均采用英诺赛科INN650TA080GS，两颗图腾柱慢管来自华润微CRJZ35N60G4FZ，四颗次级同步整流管同样来自华润微CRSZ043N15N3Z，并且全部采用优化的TOLL贴片封装，更低的导通和开关损耗。相比传统方案，这种设计在不增加成本的基础上让工艺更加简单，也带来了更高功率密度以及可靠性。