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拆解報(bào)告：鉑科2000W雙向AC-DC氮化鎵逆變器
鉑科電子 2023年07月04日

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(lái)氮化鎵器件，與鎵未來(lái)聯(lián)合設(shè)計(jì)，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(jìn)行儲(chǔ)能應(yīng)用。

這款雙向逆變器型號(hào)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(mǎn)足48V電池組儲(chǔ)能等相關(guān)新能源應(yīng)用場(chǎng)景。

雙向逆變器為圖騰柱無(wú)橋 PFC+全橋 LLC 軟開(kāi)關(guān) + SR 同步整流設(shè)計(jì)，內(nèi)置6顆鎵未來(lái)氮化鎵開(kāi)關(guān)管，降低開(kāi)關(guān)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(lái)鉑科電子這款雙向逆變器的拆解，一起來(lái)看看內(nèi)部的設(shè)計(jì)和用料。

鉑科2000W雙向AC-DC逆變器外觀

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正面可見(jiàn)，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(fēng)扇裝在機(jī)體一側(cè)，在接線柱一側(cè)粘貼端子標(biāo)簽。

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雙向逆變器外殼通過(guò)螺絲固定，在端面安裝提手，便于安裝。

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雙向逆變器外殼標(biāo)簽貼紙標(biāo)注

型號(hào)：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(biāo)簽紙上還標(biāo)注了接線端子的定義。

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雙向逆變器接線端子特寫(xiě)，依次為交流輸出和交流輸入接線柱，地址撥碼開(kāi)關(guān)，直流輸入輸出接線柱和RS485/CAN總線通信接口。透過(guò)散熱格柵可以看到內(nèi)部的散熱片。


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外殼內(nèi)部為固定PCBA模塊的螺母。

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側(cè)面為散熱風(fēng)扇，通過(guò)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)。

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散熱風(fēng)扇前端有格柵，防止異物進(jìn)入。

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殼體固定卡扣特寫(xiě)。

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交流接線柱特寫(xiě)，采用螺絲固定。

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地址編碼開(kāi)關(guān)，直流輸入輸出接線柱與通信連接端子特寫(xiě)。

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實(shí)測(cè)雙向逆變器模塊長(zhǎng)度約為330mm。

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測(cè)得雙向逆變器模塊寬度約為114.5mm。

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雙向逆變器模塊厚度約為40.5mm。

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測(cè)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(chǔ)能逆變器的外觀展示，下面就進(jìn)行拆解，看看內(nèi)部的用料和做工。



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擰開(kāi)固定螺絲，拆開(kāi)逆變模塊外殼，內(nèi)部PCBA模塊通過(guò)麥拉片絕緣。


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PCBA模塊散熱片位置通過(guò)一條塑料片引導(dǎo)氣流導(dǎo)風(fēng)，充分利用風(fēng)扇氣流。

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PCBA模塊通過(guò)螺絲固定在外殼內(nèi)部。

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對(duì)應(yīng)風(fēng)扇位置的LED指示燈導(dǎo)光條。

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擰開(kāi)固定螺絲，取出內(nèi)部PCBA模塊，在PCB背面粘貼一片導(dǎo)熱墊，利用外殼進(jìn)行散熱。

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散熱風(fēng)扇通過(guò)插接件進(jìn)行連接。

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旁邊預(yù)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。

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散熱風(fēng)扇來(lái)自永立，型號(hào)MGT4012WB-W28，規(guī)格為12V 1.2A。

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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(kāi)關(guān)管分別固定在兩個(gè)散熱片上，在右下角散熱片為圖騰柱PFC開(kāi)關(guān)管，由兩顆氮化鎵開(kāi)關(guān)管和兩顆MOS管組成。

雙向逆變模塊為圖騰柱無(wú)橋 PFC+全橋 LLC 軟開(kāi)關(guān) + SR 同步整流設(shè)計(jì)，在右上角為高壓濾波電容，臥置焊接，并通過(guò)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。

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PCBA模塊背面為鏤空設(shè)計(jì)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(dòng)器用于升壓開(kāi)關(guān)管和圖騰柱PFC開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)。

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PCBA模塊輸入/輸出端一覽，交流輸入/輸出為獨(dú)立端子，直流為雙向端子，均通過(guò)接線柱連接。

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直流輸入端子特寫(xiě)，接線柱焊接連接。

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同時(shí)直流端子附近預(yù)留有兩個(gè)焊盤(pán)，可以兼容甩線方式連接。

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正極輸入端焊接保險(xiǎn)絲，兩顆并聯(lián)，規(guī)格為30A，用于過(guò)流保護(hù)。

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在PCB背面焊接三顆1mΩ取樣電阻，用于電流檢測(cè)。

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在兩片散熱片之間是輸入濾波電容，通過(guò)膠水固定，共計(jì)10顆并聯(lián)。

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電解電容來(lái)自立隆，規(guī)格為330μF63V。

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開(kāi)關(guān)管來(lái)自新潔能，通過(guò)絕緣片和絕緣粒固定在散熱片上。

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型號(hào)為NCEP039N10M，NMOS，耐壓100V，RDS(on) 3.65mΩ，采用TO220封裝。根據(jù)PCB焊盤(pán)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。

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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。

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變壓器底部焊盤(pán)特寫(xiě)，為銅帶焊接組成，底部粘貼導(dǎo)熱墊利用外殼散熱降溫。

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勵(lì)磁電感特寫(xiě)，采用利茲線繞制，磁芯纏繞高溫膠帶絕緣。

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兩片散熱片分別為全橋LLC開(kāi)關(guān)管散熱，在中間是諧振電感和另一顆勵(lì)磁電感。

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氮化鎵開(kāi)關(guān)管固定在散熱片上。

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全橋LLC電路中，四顆氮化鎵開(kāi)關(guān)管來(lái)自GaNext鎵未來(lái)，型號(hào)G1N65R035TB-N，是一顆耐壓650V，峰值耐壓800V的氮化鎵開(kāi)關(guān)管，其導(dǎo)阻僅為35mΩ，采用TO247封裝，處于行業(yè)領(lǐng)先水平。并具有堅(jiān)固的柵極，可以簡(jiǎn)化柵極驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，提供最佳的性能和杰出的可靠性。

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G1N65R035TB-N柵極支持±20V耐壓，無(wú)需負(fù)壓關(guān)斷，可兼容傳統(tǒng)控制器。具有快速開(kāi)關(guān)可降低開(kāi)關(guān)損耗，低柵極電荷降低高頻開(kāi)關(guān)下的驅(qū)動(dòng)損耗，反向續(xù)流具有極低的VF，降低死區(qū)時(shí)間的損耗。低反向恢復(fù)電荷適合于硬開(kāi)關(guān)橋式應(yīng)用，800V的高峰值耐受增強(qiáng)了器件的可靠性。

使用G1N65R035TB-N可提高轉(zhuǎn)換能效，高頻開(kāi)關(guān)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(yùn)行溫度提升了安全性和可靠性。G1N65R035TB-N適用于硬開(kāi)關(guān)橋式電路，比如連續(xù)電流模式圖騰柱無(wú)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(kāi)關(guān)拓?fù)?，功率范?KW-6KW。

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諧振電容采用十顆1210封裝的NPO電容組成。

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一顆薄膜電容用于輸出濾波。

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在側(cè)面為圖騰柱PFC開(kāi)關(guān)管的散熱片，PFC電感和高壓濾波電容。

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高壓濾波電容來(lái)自豐賓，規(guī)格為820μF 500V，通過(guò)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(jiān)固耐用。

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散熱風(fēng)扇插接件，濾波電容和保險(xiǎn)絲以及熱敏電阻特寫(xiě)。

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兩顆Y電容使用膠水固定。

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在長(zhǎng)條形散熱片上固定四顆開(kāi)關(guān)管。

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用于圖騰柱PFC快速半橋的兩顆氮化鎵開(kāi)關(guān)管來(lái)自鎵未來(lái)，型號(hào)G1N65R035TB-N，與全橋LLC所使用的型號(hào)相同。

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兩顆慢速半橋的開(kāi)關(guān)管來(lái)自安森美，型號(hào)FCH041N60E，是一顆耐壓600V的NMOS，導(dǎo)阻41mΩ，采用TO247封裝。

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PFC電感采用兩個(gè)磁環(huán)并排繞制，底部固定電木板絕緣。

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另外一側(cè)焊接繼電器，濾波電感和濾波電容等元件。

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電流傳感器芯片來(lái)自ACEINNA新納，絲印MCA11503，型號(hào)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(shù)。

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繼電器來(lái)自宏發(fā)，為HF115F系列，線圈電壓為12V，觸點(diǎn)額定電流16A，配合熱敏電阻抑制浪涌電流。

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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(guò)膠水固定在繼電器上。

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一顆共模電感采用漆包線繞制，并涂膠固定。

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黑色濾波電容特寫(xiě)。

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一顆濾波電感采用磁環(huán)繞制，纏繞膠帶絕緣，涂膠固定。

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用于輸入切換的繼電器來(lái)自宏發(fā)，型號(hào)HF140FF，為兩組常開(kāi)觸點(diǎn)，額定電流12A，線圈電壓12V，使用兩顆繼電器，將內(nèi)部?jī)山M觸點(diǎn)并聯(lián)使用，增加載流量。

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電流傳感芯片來(lái)自芯進(jìn)電子，型號(hào)CC6921，為隔離霍爾電流傳感器，用于雙向逆變器輸出電流檢測(cè)。

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兩顆繼電器用于輸出切換，型號(hào)為HF140FF-G，觸點(diǎn)電流為16A。

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共模電感用于輸出濾波。

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安規(guī)X2電容特寫(xiě)，信息被元件和膠水覆蓋。

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多顆藍(lán)色Y電容通過(guò)膠水固定。

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兩顆保險(xiǎn)絲用于交流輸入過(guò)電流保護(hù)，外套熱縮管絕緣。

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交流輸入輸出端子特寫(xiě)。

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主板背面可以看到AC連接端子附近也預(yù)留有孔位，可以支持甩線方式連接。

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在逆變模塊側(cè)面焊接控制小板和散熱片。

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逆變控制小板為長(zhǎng)條型，分別焊接兩顆控制器，通過(guò)隔離通信芯片實(shí)現(xiàn)通信。

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側(cè)面控制小板背面焊接一顆變壓器，通過(guò)高溫膠帶纏繞絕緣。

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低壓側(cè)主控芯片來(lái)自TI德州儀器，為C2000系列實(shí)時(shí)微控制器，型號(hào)TMS320F280049，芯片主頻為100MHz，內(nèi)部集成FPU和CLA，內(nèi)置256KB閃存和100KB RAM?？捎糜诠I(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)控制，光伏逆變器，數(shù)字電源，電動(dòng)車(chē)輛與運(yùn)輸，自動(dòng)控制，感應(yīng)和信號(hào)調(diào)理用途。用于逆變升壓/整流以及全橋LLC電路控制。

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TMS320F280049外置時(shí)鐘晶振。

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控制器來(lái)自NXP恩智浦，型號(hào)MC56F82736V，用于圖騰柱PFC控制和輸出調(diào)制。

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降壓轉(zhuǎn)換器來(lái)自TI德州儀器，絲印2201，實(shí)際型號(hào)為T(mén)PS562201，17V輸入電壓，2A輸出，采用SOT23封裝。

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LM317用于穩(wěn)壓供電。

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運(yùn)放來(lái)自ST意法半導(dǎo)體，型號(hào)LM2902，是一顆低功耗四運(yùn)放。

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一顆通信芯片來(lái)自思瑞浦，型號(hào)TP8485E，是一顆RS485/RS422收發(fā)器芯片。

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隔離放大器來(lái)自納芯微，型號(hào)NSi1311，用于電壓檢測(cè)和隔離傳輸。

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一顆隔離芯片來(lái)自榮湃，型號(hào)π122U61，具有5000Vrms隔離電壓，為雙向隔離通信。

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另一路TPS562201為NXP控制器降壓供電。

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TI德州儀器 OPA376精密低噪聲運(yùn)放用于信號(hào)采集放大。

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另一顆OPA376精密低噪聲運(yùn)放。

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輔助電源主控芯片來(lái)自英飛凌，型號(hào)ICE2QR2280G，是一顆內(nèi)置800V開(kāi)關(guān)管的準(zhǔn)諧振電源芯片，具有主動(dòng)突發(fā)模式，空載功耗小于100mW。

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用于隔離供電的變壓器特寫(xiě)。

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用于輸出電壓反饋的1002光耦。

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輸出濾波固態(tài)電容規(guī)格為330μF 16V。

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用于驅(qū)動(dòng)低壓開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)器來(lái)自納芯微，型號(hào)NSi6602BD。是一顆雙通道隔離柵極驅(qū)動(dòng)器芯片，支持2MHz開(kāi)關(guān)頻率應(yīng)用，并提供5000Vrms隔離，支持4A灌電流和6A拉電流輸出。

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另一顆NSi6602BD用于圖騰柱PFC快速半橋的兩顆氮化鎵開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)。

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電阻分壓網(wǎng)絡(luò)特寫(xiě)，用于電壓檢測(cè)。

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納芯微 NSi6602AD用于全橋LLC隔離驅(qū)動(dòng)。

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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。

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藍(lán)色Y電容來(lái)自ISND華信安，通過(guò)膠水固定。

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兩顆藍(lán)色Y電容通過(guò)膠水固定。

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四位地址撥碼開(kāi)關(guān)特寫(xiě)。

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用于遠(yuǎn)程控制的 CAN 通信和 RS485 通訊接口特寫(xiě)。

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全部拆解一覽，來(lái)張全家福。

拆解總結(jié)

鉑科電子這款2000W雙向逆變器為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)尺寸的外殼設(shè)計(jì)，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(fēng)扇用于為內(nèi)部功率器件散熱，降低溫升。雙向逆變器設(shè)計(jì)為搭配48V電池組使用，支持AC側(cè)輸出多機(jī)并聯(lián)使用提高輸出功率。

充電頭網(wǎng)通過(guò)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(shè)計(jì)，圖騰柱PFC控制器來(lái)自NXP恩智浦MC56F82736V，LLC控制器來(lái)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(lái)G1N65R035TB 氮化鎵開(kāi)關(guān)管，圖騰柱PFC快速半橋采用兩顆鎵未來(lái)G1N65R035TB 氮化鎵開(kāi)關(guān)管。鎵未來(lái)氮化鎵開(kāi)關(guān)管采用散熱增強(qiáng)的TO247封裝，導(dǎo)阻僅為35mΩ，其轉(zhuǎn)換效率高，抗干擾性能強(qiáng)，完全滿(mǎn)足中大功率對(duì)高可靠性的要求，處于行業(yè)領(lǐng)先水平。


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