杭州鉑科電子推出了一款2000W功率的雙向逆變器，這款雙向逆變器內(nèi)置鎵未來氮化鎵器件，與鎵未來聯(lián)合設計，共同打造。這款雙向逆變器支持2000W功率，支持整流充電模式和逆變輸出模式，搭配鋰電池組進行儲能應用。
這款雙向逆變器型號為110BDC48-2000FC，整流模式下支持90-264V輸入電壓，逆變模式下支持43-58V輸入，110/120/220/230V輸出，滿足48V電池組儲能等相關新能源應用場景。
雙向逆變器為圖騰柱無橋 PFC+全橋 LLC 軟開關 + SR 同步整流設計，內(nèi)置6顆鎵未來氮化鎵開關管，降低開關損耗，提高轉(zhuǎn)換效率和功率密度，降低散熱要求，同等體積還可做到更大功率。下面充電頭網(wǎng)就帶來鉑科電子這款雙向逆變器的拆解，一起來看看內(nèi)部的設計和用料。
鉑科2000W雙向AC-DC逆變器外觀
正面可見，雙向逆變器110BDC48-2000FC采用電鍍鐵殼封裝，表面有明顯金屬光澤，散熱風扇裝在機體一側(cè)，在接線柱一側(cè)粘貼端子標簽。
雙向逆變器外殼通過螺絲固定，在端面安裝提手，便于安裝。
雙向逆變器外殼標簽貼紙標注
型號：110BDC48-2000FC
雙向AC-DC變換器/Bidirectional Charger and Inverter
整流模式
輸入：180-264V～10A Max.，50/60Hz
輸出：48VDC 40A Max.，2000W
逆變模式
輸入：43-58VDC 40A Max
輸出：220VAC～，2000W
標簽紙上還標注了接線端子的定義。
雙向逆變器接線端子特寫，依次為交流輸出和交流輸入接線柱，地址撥碼開關，直流輸入輸出接線柱和RS485/CAN總線通信接口。透過散熱格柵可以看到內(nèi)部的散熱片。
外殼內(nèi)部為固定PCBA模塊的螺母。
側(cè)面為散熱風扇，通過螺絲固定，并固定提手，在左下角為指示燈，用于指示逆變模塊工作狀態(tài)。
散熱風扇前端有格柵，防止異物進入。
殼體固定卡扣特寫。
交流接線柱特寫，采用螺絲固定。
地址編碼開關，直流輸入輸出接線柱與通信連接端子特寫。
實測雙向逆變器模塊長度約為330mm。
測得雙向逆變器模塊寬度約為114.5mm。
雙向逆變器模塊厚度約為40.5mm。
測得重量約為1943g。
鉑科2000W雙向AC-DC逆變器拆解
看完了鉑科電子這款2000W雙向儲能逆變器的外觀展示，下面就進行拆解，看看內(nèi)部的用料和做工。
擰開固定螺絲，拆開逆變模塊外殼，內(nèi)部PCBA模塊通過麥拉片絕緣。
PCBA模塊散熱片位置通過一條塑料片引導氣流導風，充分利用風扇氣流。
PCBA模塊通過螺絲固定在外殼內(nèi)部。
對應風扇位置的LED指示燈導光條。
擰開固定螺絲，取出內(nèi)部PCBA模塊，在PCB背面粘貼一片導熱墊，利用外殼進行散熱。
散熱風扇通過插接件進行連接。
旁邊預留有空間支持在更換PFC電感后逆變模式下可以支持110Vac和120Vac輸出，整流模式下可支持90~264Vac輸入。
散熱風扇來自永立，型號MGT4012WB-W28，規(guī)格為12V 1.2A。
雙向逆變模塊PCBA模塊正面一覽，其中分區(qū)明確，底部左下方依次為逆變直流端，輸入濾波電容，逆變升壓管和LLC變壓器，右側(cè)依次為全橋LLC電路，四顆氮化鎵開關管分別固定在兩個散熱片上，在右下角散熱片為圖騰柱PFC開關管，由兩顆氮化鎵開關管和兩顆MOS管組成。
雙向逆變模塊為圖騰柱無橋 PFC+全橋 LLC 軟開關 + SR 同步整流設計，在右上角為高壓濾波電容，臥置焊接，并通過扎帶固定。在高壓濾波電容左側(cè)為EMI濾波電路和用于交流輸入和輸出切換的繼電器。
PCBA模塊背面為鏤空設計放置電容，降低厚度。背面大電流走線露銅加錫，增加載流量。焊接兩顆隔離驅(qū)動器用于升壓開關管和圖騰柱PFC開關管驅(qū)動。
PCBA模塊輸入/輸出端一覽，交流輸入/輸出為獨立端子，直流為雙向端子，均通過接線柱連接。
直流輸入端子特寫，接線柱焊接連接。
同時直流端子附近預留有兩個焊盤，可以兼容甩線方式連接。
正極輸入端焊接保險絲，兩顆并聯(lián)，規(guī)格為30A，用于過流保護。
在PCB背面焊接三顆1mΩ取樣電阻，用于電流檢測。
在兩片散熱片之間是輸入濾波電容，通過膠水固定，共計10顆并聯(lián)。
電解電容來自立隆，規(guī)格為330μF63V。
開關管來自新潔能，通過絕緣片和絕緣粒固定在散熱片上。
型號為NCEP039N10M，NMOS，耐壓100V，RDS(on) 3.65mΩ，采用TO220封裝。根據(jù)PCB焊盤得知管子為兩顆并聯(lián)，全橋連接，用于電池逆變升壓和降壓同步整流。
LLC變壓器低壓側(cè)線圈采用銅片焊接組成，高壓側(cè)線圈采用利茲線繞制，降低高頻損耗。
變壓器底部焊盤特寫，為銅帶焊接組成，底部粘貼導熱墊利用外殼散熱降溫。
勵磁電感特寫，采用利茲線繞制，磁芯纏繞高溫膠帶絕緣。
兩片散熱片分別為全橋LLC開關管散熱，在中間是諧振電感和另一顆勵磁電感。
氮化鎵開關管固定在散熱片上。
全橋LLC電路中，四顆氮化鎵開關管來自GaNext鎵未來，型號G1N65R035TB-N，是一顆耐壓650V，峰值耐壓800V的氮化鎵開關管，其導阻僅為35mΩ，采用TO247封裝，處于行業(yè)領先水平。并具有堅固的柵極，可以簡化柵極驅(qū)動設計，提供最佳的性能和杰出的可靠性。
G1N65R035TB-N柵極支持±20V耐壓，無需負壓關斷，可兼容傳統(tǒng)控制器。具有快速開關可降低開關損耗，低柵極電荷降低高頻開關下的驅(qū)動損耗，反向續(xù)流具有極低的VF，降低死區(qū)時間的損耗。低反向恢復電荷適合于硬開關橋式應用，800V的高峰值耐受增強了器件的可靠性。
使用G1N65R035TB-N可提高轉(zhuǎn)換能效，高頻開關有助于減小電源體積，還可降低產(chǎn)品的散熱需求，減小尺寸和重量，更低的運行溫度提升了安全性和可靠性。G1N65R035TB-N適用于硬開關橋式電路，比如連續(xù)電流模式圖騰柱無橋PFC或逆變器、（雙向）帶同步整流HVDC Buck降壓電路或Boost升壓電路，還適用于高頻高效率移相全橋、LLC或其他軟開關拓撲，功率范圍2KW-6KW。
諧振電容采用十顆1210封裝的NPO電容組成。
一顆薄膜電容用于輸出濾波。
在側(cè)面為圖騰柱PFC開關管的散熱片，PFC電感和高壓濾波電容。
高壓濾波電容來自豐賓，規(guī)格為820μF 500V，通過轉(zhuǎn)接板臥置焊接，扎帶固定，轉(zhuǎn)接板采用銅條焊接連接到PCB上，堅固耐用。
散熱風扇插接件，濾波電容和保險絲以及熱敏電阻特寫。
兩顆Y電容使用膠水固定。
在長條形散熱片上固定四顆開關管。
用于圖騰柱PFC快速半橋的兩顆氮化鎵開關管來自鎵未來，型號G1N65R035TB-N，與全橋LLC所使用的型號相同。
兩顆慢速半橋的開關管來自安森美，型號FCH041N60E，是一顆耐壓600V的NMOS，導阻41mΩ，采用TO247封裝。
PFC電感采用兩個磁環(huán)并排繞制，底部固定電木板絕緣。
另外一側(cè)焊接繼電器，濾波電感和濾波電容等元件。
電流傳感器芯片來自ACEINNA新納，絲印MCA11503，型號MCA1101-50-3，是一顆50A量程，3.3V供電的隔離電流傳感器，采用AMR各向異性磁阻技術。
繼電器來自宏發(fā)，為HF115F系列，線圈電壓為12V，觸點額定電流16A，配合熱敏電阻抑制浪涌電流。
NTC熱敏電阻用于抑制浪涌電流，由繼電器短路熱敏電阻，降低損耗，熱敏電阻通過膠水固定在繼電器上。
一顆共模電感采用漆包線繞制，并涂膠固定。
黑色濾波電容特寫。
一顆濾波電感采用磁環(huán)繞制，纏繞膠帶絕緣，涂膠固定。
用于輸入切換的繼電器來自宏發(fā)，型號HF140FF，為兩組常開觸點，額定電流12A，線圈電壓12V，使用兩顆繼電器，將內(nèi)部兩組觸點并聯(lián)使用，增加載流量。
電流傳感芯片來自芯進電子，型號CC6921，為隔離霍爾電流傳感器，用于雙向逆變器輸出電流檢測。
兩顆繼電器用于輸出切換，型號為HF140FF-G，觸點電流為16A。
共模電感用于輸出濾波。
安規(guī)X2電容特寫，信息被元件和膠水覆蓋。
多顆藍色Y電容通過膠水固定。
兩顆保險絲用于交流輸入過電流保護，外套熱縮管絕緣。
交流輸入輸出端子特寫。
主板背面可以看到AC連接端子附近也預留有孔位，可以支持甩線方式連接。
在逆變模塊側(cè)面焊接控制小板和散熱片。
逆變控制小板為長條型，分別焊接兩顆控制器，通過隔離通信芯片實現(xiàn)通信。
側(cè)面控制小板背面焊接一顆變壓器，通過高溫膠帶纏繞絕緣。
低壓側(cè)主控芯片來自TI德州儀器，為C2000系列實時微控制器，型號TMS320F280049，芯片主頻為100MHz，內(nèi)部集成FPU和CLA，內(nèi)置256KB閃存和100KB RAM。可用于工業(yè)電機驅(qū)動，電機控制，光伏逆變器，數(shù)字電源，電動車輛與運輸，自動控制，感應和信號調(diào)理用途。用于逆變升壓/整流以及全橋LLC電路控制。
TMS320F280049外置時鐘晶振。
控制器來自NXP恩智浦，型號MC56F82736V，用于圖騰柱PFC控制和輸出調(diào)制。
降壓轉(zhuǎn)換器來自TI德州儀器，絲印2201，實際型號為TPS562201，17V輸入電壓，2A輸出，采用SOT23封裝。
LM317用于穩(wěn)壓供電。
運放來自ST意法半導體，型號LM2902，是一顆低功耗四運放。
一顆通信芯片來自思瑞浦，型號TP8485E，是一顆RS485/RS422收發(fā)器芯片。
隔離放大器來自納芯微，型號NSi1311，用于電壓檢測和隔離傳輸。
一顆隔離芯片來自榮湃，型號π122U61，具有5000Vrms隔離電壓，為雙向隔離通信。
另一路TPS562201為NXP控制器降壓供電。
TI德州儀器 OPA376精密低噪聲運放用于信號采集放大。
另一顆OPA376精密低噪聲運放。
輔助電源主控芯片來自英飛凌，型號ICE2QR2280G，是一顆內(nèi)置800V開關管的準諧振電源芯片，具有主動突發(fā)模式，空載功耗小于100mW。
用于隔離供電的變壓器特寫。
用于輸出電壓反饋的1002光耦。
輸出濾波固態(tài)電容規(guī)格為330μF 16V。
用于驅(qū)動低壓開關管的驅(qū)動器來自納芯微，型號NSi6602BD。是一顆雙通道隔離柵極驅(qū)動器芯片，支持2MHz開關頻率應用，并提供5000Vrms隔離，支持4A灌電流和6A拉電流輸出。
另一顆NSi6602BD用于圖騰柱PFC快速半橋的兩顆氮化鎵開關管驅(qū)動。
電阻分壓網(wǎng)絡特寫，用于電壓檢測。
納芯微 NSi6602AD用于全橋LLC隔離驅(qū)動。
榮湃π120M61雙通道數(shù)字隔離器用于隔離通信，支持10Mbps傳輸速率，支持5000Vrms交流隔離。
藍色Y電容來自ISND華信安，通過膠水固定。
兩顆藍色Y電容通過膠水固定。
四位地址撥碼開關特寫。
用于遠程控制的 CAN 通信和 RS485 通訊接口特寫。
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拆解總結(jié)
鉑科電子這款2000W雙向逆變器為工業(yè)標準尺寸的外殼設計，交流輸入輸出和直流輸入輸出均為螺絲接線端子。雙向逆變器自帶散熱風扇用于為內(nèi)部功率器件散熱，降低溫升。雙向逆變器設計為搭配48V電池組使用，支持AC側(cè)輸出多機并聯(lián)使用提高輸出功率。
充電頭網(wǎng)通過拆解了解到，鉑科電子這款雙向逆變模塊采用基于氮化鎵的圖騰柱PFC和全橋LLC設計，圖騰柱PFC控制器來自NXP恩智浦MC56F82736V，LLC控制器來自TI德州儀器C2000系列TMS320F280049。兩顆控制芯片及外圍元件焊接在垂直小板上，充分利用空間。
其中全橋LLC電路采用四顆鎵未來G1N65R035TB 氮化鎵開關管，圖騰柱PFC快速半橋采用兩顆鎵未來G1N65R035TB 氮化鎵開關管。鎵未來氮化鎵開關管采用散熱增強的TO247封裝，導阻僅為35mΩ，其轉(zhuǎn)換效率高，抗干擾性能強，完全滿足中大功率對高可靠性的要求，處于行業(yè)領先水平。
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2023年07月04日
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