精彩问答_大大通/友尚/ON Semi 在线研讨会_安森美半导体5G高效率电源供应器解决方案及应用_2021.07.02

7 月 2 日 大联大友尚集团、以及大大通联合举办的 安森美半导体5G高效率电源供应器解决方案及应用在线研讨会 已经圆满结束,在本次研讨会中我们特别请了 ON Semi 原厂的 Milan 和友尚集团的 Kuoyi  给大家分享安森美半导体最新推出图腾柱PFC与多模式PFC控制器介绍,同时本研讨会中会介绍以一500W 高效率5G电源供应器解决方案,该案是以多模式PFC搭配LLC来提升整体效率,并同时改善电路在轻、中载时的效率表现。另外,在本研讨会中同时推广安森美半导体最新的产品SiC_MOS、HV/MV/LV_MOS、SR控制IC等可应用于实现高效率的解决方案,得到广大观众的好评,本场线上研讨会也收到同行们提出的许多精彩的提问,在此再次与大家分享共进。

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 5G电源是否在EMC方面需要更严格的设计?
 WBG 器件SiC MOSFET, e GaN 的高速Turn ON, Turn OFF 形成较高Radiation EMI 的问题, ON 的控制IC 具有Frequency jitter 功能可以有效降低Conduction EMI。

 5G 高密度电源的热设计及堆叠设计有哪些方向?
 于e GaN 器件的背面 PCB处 增加铜块及绝缘导热贴片将废热传导到机壳金属,如此可以大大降低热阻来提升GaN器件的散热能力 。

 安森美电源在效率提升和动态响应有哪些优势?
 NCP1618 内建DRE 功能, 可以明显提升Load动态响应。

 请问1619最高能达到多少功率?
 NCP1618 可以做到1KW~1.2KW。

 

PFC中运用的时候,如何计算自身的损耗?

 开关损耗与欧姆损耗叠加。

 对PFC的效率能提高多少?
 无桥PFC较普通有桥PFC效率一般提升约1%-3%。

 以前没有用过安森美的,安森美电源方案的优势在哪?
 高效可靠。

 驱动部分是否需要隔离的驱动电源?
 TP-PFC是需要Isolator 做驱动。

 对pcb有哪些注意事项?
 PCB 在PCB Power stage 的开关器件要能够降低高di/dt回路的面积及走线长度。

 目前微型基站的供电电源其防护等级IP达到多少?
 户外电源最好要达到 IP67等级。

 现在都在使用CAN器件,为什么还在用SIC器件?
 SiC and GaN 材质将会取代 Si 材质往后几年。

 请问输出端20A选 多大的二极管?
 HB-LLC 输出侧皆改成SR MOSFET 来提高效率。

 整体的效率是否会随着时间有衰减?衰减的速度如何?
 效率再热平衡之后会趋于稳定。

 方案能在-40~80度全范围内效率都大于90%吗?
 尚未验证过。

 5G基站电源效率的要求?
 与 80 Plus 的效率标准一致。

 安森美电源方案的功率因素能做到多高?能做到0.98吗?
 可以的。

 

安森美dcdc电源模块的效率可以做到多少?

 NCP13992 + NCP4318 的HB-LLC 500W Power架构可以达到98%。

 你好若5G o/p瓦数 约1000Wpeak, 550w Fan less 若如结构设计, Two-Boost Bridge-less+ Phase shift full bridge, ON之对应方案及对应IC推荐&设计资料down load?
 ON 主推 Multi-mode or totem pole PFC + LLC + SR, 另 ON's website: https://www.onsemi.com/。

 如何确保5G应用产品供电的稳定性?安森美的芯片与同行有哪些竞争优势?
 安森美半导体的NCP1680/NCP1681/NCP1618 皆是半数位控制架构, 较纯数位控制芯片具有更高的杂讯免疫力。

 5G二次电源(DC/DC这级电源)使用LLC多吗?
 目前是 LLC 居多。

 so is it can be achieved by general interleave PFC controller?
 Yes, ON also has Interleaved PFC IC as NCP1631。

 5G电源需要通过哪些认证?
 power 一般是 IEC 62368。

 你们会做SIC IGBT吗?
 ON has IGBT, super-junction MOS, SiC Diode, SiC MOS etc. 可参照 ON website: https://www.onsemi.com/。

 请问安森美5G基站方案里用的功率器件主要有哪些规格呢?
 IC, WBG products, and Super-junction MOS。

 PFC的转换效率能够达到多大?
 不同工作条件下PFC的效率表现不一样。

 5G高效电源供应器采用GaN的吗?
 目前被采用的有 SiC MOS and GaN FET。 

 5G电源的功率等级在什么范围?
 5G power: femto=100w, Pico=500w, Micro=2~5kw, Marco=10+kw。

 500W 高效率5G电源供应器解决方案中,损耗有多少?
 Classic PFC=95%, Dual PFC=96%, Bridge less PFC=98%。

 输入电容的设计要考虑什么的是u值还是ESR?
 u 值为 hold up time, ESR for ripple, 要根据您的设计。

 改善电路在轻、中载时的效率表现,主要是哪几方面进行考量的?
 降频及 SKIP-MODE function。

 如何解决元件散热?
 加强热的传导。

 请问100的隔离电源,输出20A用那种料好?
 20A, 建议加 SR function。

 开关管的尖峰主要考虑MOS管的那个参数?
 Vds/Ids and Ciss/Coss。

 PFC效率能达多少?
 Classic PFC=95%, Dual PFC=96%, Bridge less PFC=98%。

 方案中有没有单片机?单片机程序有提供吗? 
 方案没有附加另外的单片机。

 请问有GaN的规格表吗?
 ON 目前有的是 Dr GaN: Drive + GaN FET, as NCP58920。

 方案的集成度有多高?是不是除了功率器件,所有的控制都是集成的?
 YES, 一般目前IC 内含 OCP, OVP,OTP and IC pin open/short 保护。

 

该方案适用于哪些类型电源?

 High resolution video streaming Industry 4.0 Autonomous vehicles Smart cities/homes VR/AR applications Health monitoring/consultation Wearables Drones。

 5G高效电源供应器采用GaN的吗?
 可以采用GaN器件。

 安森美半导体5G高效率电源,效率是多少?
 Classic PFC=95%, Dual PFC=96%, Bridge less PFC=98%。

 CrM mode是ON 的专利还是通用的架构模式?
 专利。

 全封闭设计,散热如何处理?
 使用 WBG products, SiC diode/MOS, GaN FET, 电路采用 ZVS。

 4G无法完全相容就要全部更新? 有替代方案吗?
 5G Telecom power 会大量使用WBG 器件(e GaN, SiC MOSFET, SiC Diode) 只能以新的topology来做设计并且全面新。

 可否能集成了驱动以提升功率密度&可靠性的方案?
 ON has DrGaN FET 可选用: drive + GaN FET。

 5G 基站功耗3000W,散热有讲究吗?
 有的。

 整体的效率怎么样?
 NCP1681 + e mode GaN PFC power stage Eff>97% @115Vac; 至于整体效率与后级PWM Power stage的架构有关。

 是否有提供EMI solution?
 
 ON原厂目前尚无 EMI 的解决方案可以提供。

 

协助过安规是否收费?

 需要技术支持可联系当地FAE,免费的。

 可否集成了驱动的,以提升功率密度&可靠性的方案?
 以电源设计,一般是Fo 高可以提供密度,较合试的产品是 WBG。

 就是说主要器件都是能买到的?能用你们的方案选择其它公司的器件吗?
 主要器件都是能买到的。

 5G电源方案能做到免维护吗?
 微型基地台的供电电源必须采用全灌胶密封设计, 并且满足IP67防尘/防水等级. 是可以有效减少维护成本。

 方案中所有元件都能在安森美买到吗?
 有源器件可以。

 10% load PF值可达多少?
 THD <15% @ 10% load 230Vac。

 方案能不能用自然冷却方式处理散热? 
 TP-PFC 的效率均在97%以上, 是可以用自然冷却方式处理废热问题。

 5G 基站功耗3000W,散热有讲究吗?
 参照工规 (Industry Grade) -- -40~+85℃。

 以多模式PFC搭配LLC来提升整体效率,会不会增加其成本,若增加,增加多少?
 横向解决方案对比的话不会增加成本。

 

会有相应的EMI解决方案吗?

 有的。

 与 ST的PFC IC比较,安森美有什们优缺点?
 ON的 TP-PFC 属于半数位控制芯片 , 类比电源设计工程师只要设定适合的参数IPT就可以符合不同的设计需求。

 请问你们家的SiC用的是几寸工艺?
 150mm。

 SiC mosfet 现在市场产能怎么样?
 可以满足市场需求。

 过不了EMC测试,操作频率应该是做高还是降低?
 先找到干扰源后再针对性改善。

 你这个方案能直接拿来用吗?还需要做二次开发吗?
 可以直接使用,推荐根据自身需求加以优化。

 EMI filter有基本的建议吗?
 DM and CM 电感及 Y-CAP, X-Cap 选用,及 dv/dt and di/dt 减少。

 高效率电源供应器解决方案成本如何?
 目前WBG 器件的单价还是远高于传统Si元件, r&d 必须在成本与效率之间做出选择。

 常听到DCM CCM,是什么意思?
 断续模式、连续模式。

 5G涵盖的范围比4G小,是因为波长跟频率?
 YES, 5G 是较高频比 4G。

 

什么是切换损失?

 开关损耗。

 安森美电源供应器有什么特点?
 目前ON的控制芯片督已经由类比控制全面提升到半数位控制, 其特点是具有更高的设计弹性与低成本的优势。

 基站电源的温度条件有何特殊要求?
 一般是工业标准: (Industry Grade) -- -40~+85℃。

 具体所需电流大多少?
 一般 5G power 有 30~55Vout, 看基地台的大小最大有到几十KW。

 ON 的图腾柱pfc与其他供应商有何差异?
 ON 的图腾柱PFC 是属于半数位的控制芯片, R&d不需要去编写软体。

 5G所需要吃的电流是不是比4G大很多?
 5G power 大约是 4G power 的3倍以上。

 5G电源供应器...可否支援旧规格? 
 5G微型基地台会安装于户外, 其供电电源必须采用全灌胶密封设计, 并且满足IP67防尘/防水等级. 这与4G的电源设计规格未必能完全相容。

 安森美半导体高效率电源是全套电源方案,还是推芯片?
 主要是推广 ON total solution: IC, Discrete etc。

 安森美半导体高效率电源可以应用到哪些地方?
 High resolution video streaming Industry 4.0 Autonomous vehicles Smart cities/homes VR/AR applications Health monitoring/consultation Wearables Drones。

 

是否有MOSFET 串联应用可分享?

 ON's MOS 有到 1500W, SiC MOS 有到 1700V, 一般较不建议使用串联。

 5G应用在散热很重要,相对的电源的热传换越低越好,目前安森美的方案有何优势呢?
 图腾柱PFC拓扑是高效率和高功率密度电源设计的最常用拓扑, 其特色是舍去了传统桥式整流器, 因此可以解决及降低整体的废热问题。

 PFC的EMI很难降下来,MOSFET并联电容又会导致温度上升效率降低,Diode增加Bead core也有相同的问题效果也有限。有什么好的建议?
 CCM 可以考虑 or Interleaved PFC, or Jitter function PFC IC。

 PFC是否有最佳的操作频率?
 PFC 的切换频率与主开关元件有关, 建议如下: NCP1618 + SuperFET MOSFET = 65KHZ~80KHZ , NCP1618 + SiC MOSFET = 130KHZ ~ 200KHZ。

 请问5G基地台与4G基地台,在电源上有没有特别的差异?
 A 5G cellular network combines the pre-existing capabilities of 4G with innovative high frequency technology。

 Sic diode与一般Diode的差异?
 SiC Diode : No trr , 逆向回复时间 可以大大减低切换时的电流spike issue.。

 EMI的相关对策?
 ZVS or ZCS 作动,减少 dv/dt or di/dt。

 请问5G基站与4G基站的功耗差异?
 5G power: X-cell femto=100w, Pico=500w, Micro=2~5kw, Marco=10+kw。

 请问什么是HV/MV/LV_MOS?
 以ON的角度LV MOS<40V, MV MOS=40~150, HV MOS>150V。

 请问如何提升整体电源供应器的效率?
 
 可以使用 ON's WBG products。

 

请问什么是图腾柱PFC? 什么是多模式PFC?

 图腾柱PFC 主要是 4 switch MOS 执行 PFC function;多模式PFC:DCM+CrM+CCM。

 请问NCP1618 最大功率大约操作在几瓦左右?
 NCP1618是一个可编程IC,它内部可以禁用DCM/CrM,变成一般CCM控制IC,它可以处理功率就跟CCM一样。一方面,想发挥NCP1618三模式的特色,因为里面有CrM的操作,操作 在太高的效率,更新速度,导致其耗时而降低整体的效率,一般就建议在 1000W 以下。

 针对5G电源的快速动态响应,对PCB布局有什么建议?
 动态响应是跟回授电路比较有关。至于PCB的布局要尽量遵守,功率路径要保持短粗的原则、信号路径尽量不跨越功率路径、信号的地要从大电容的地单独拉出。

 请问一下 有NCP1618的新官规格表吗?
 目前安森美半导体的官网已有提供最新版本的规格书。

https://www.onsemi.com/pdf/datasheet/ncp1618-d.pdf。

 NCP1618最佳操作功率,做多少以下?
 NCP1618是一个可编程IC,它内部可以禁用DCM/CrM,变成一般CCM控制IC,它可以处理功率就跟CCM一样。一方面,想发挥NCP1618三模式的特色,因为里面有CrM的操作,操作 在太高的效率,更新速度,导致其耗时而降低整体的效率,一般就建议在 1000W 以下。

 5G基站功耗比较大,尤其是在接受发送数据时 ,如何改善电源的响应曲线?
 响应是跟回授控制线路与方式有关,这主题范围太大了,有兴趣可以联络我,可以大家来讨论。

 请问PFC多模式操作动态负载变化0A到500W,PFC响应好吗? 
 在12V/500W方案里,没有特别对PFC看动态负载变化。 12V输出的0W到500W动态负载最差的表现为710mV。

 安森美半导体5G高效率电源供应器解决方案,目前有哪些实际使用案例?
 目前已有客户采用NCP1618在网通的产品上。

 安森美半导体5G高效率电源供应器解决方案,是否适用于汽车电子行业?
 大部份零组件选择通过车规规范就可适用在汽车行业。

 

安森美半导体5G高效率电源供应器解决方案,适用于哪些行业领域?

 NCP1618适用网通通讯、PC电源、工业电源与在各负载下要求PC值的电源产品上。

 安森美半导体5G高效率电源供应器解决方案,包括哪些组成部分?
 安森美半导体在5G电源所提供的解决方案除了桥式整流之前没有以外,其余的部位都有相对应的解决方案。如:辅助电源的控制器NCP12400、主电源PFC的控制器NCP1618、主电源LLC的控制器NCP13992等等。

 请问NCP1681 可以在AC与HVDC 一起使用吗?AC 85~270VAC ,HVDC 190-410V?
 可以的。可以将NCP1618的HV-pin至AC端或HVDC端来使用。

 能否达到能效level 6 Tier 2?
 要达到Level 6 Tier 2的等级,必须使用NCP1655在辅助辅助电源才有可能达到空载要求。

 支持定制方案吗?
 支持,可以跟我们友尚同仁联系,或者关注“大大通”公众号私信我们。

 该电源供应器能够适应户外或恶劣环境吗?
 是可以应用在户外或恶劣环境,只需要在防尘、防水与散热等方面再加强。

 安森美的基站方案涵盖多少功率范围的设备?
 从小瓦数到K瓦级的电源都有相关的方案可提供使用者选择。

 请问NCP1681 CCM/CRM/DCM MODE ,再转换模式的交换时间点,输出是否有机会产生震荡?
 NCP1618在每个操作模式转换的过程都有作磁滞的机制,模式的转换会是很平顺。

 5G电源的主要拓扑有哪几种?
 PFC部份包含多模式、连续模式与图腾柱PFC。 DC-DC部份包含HB-LLC、FB-LLC与FB-phase-shifted等。

 对于5G基站的整机工作稳定性、散热和emi要求,安森美在哪一些方面做了技术调整来解决这些需求?
 
 除了新IC有增加像频率折返、quiet-skip功能等,还有提供整系列的控制器、功率元件针对不同的应用供使用者选择。

 

5G电源供应器的制作有主要难点体现在哪方面?

 难点是同时要提高功率、效率、维持一样的空间与散热要良好。

 目前安森美有无支持DC 1000V以上的开关元件?
 安森美半导体有1700V SiC MOSFET可提供选择。

 5G电源有些是户外的电源,环境恶劣,如何改善EMI抗干扰的问题?
 在辐射干扰部分,通常电源供应器会有金属外壳,可利用此外壳做屏蔽以降低EMI的干扰。在传导干扰部分,首重还是PCB布局,布局的好,传导相对容易解决。

 电源供应器的线材都有哪些材质?
 目前还是以铜线为主,部分高阶电源会用到镀镍或镀锡铜线。

 5G电源功率越来越大,如何提高功率密度?如何改善动态响应?
 目前要提高功率密度都还是走向提高切换频率为主,再搭配宽能间隙的功率元件,如SiC_MOSFET、SiC_Diode等。动态响应是跟回授控制线路与方式有关,这主题范围太大了,有兴趣可以联络我,可以大家来讨论。

 请问5G基站电源系统的额定功率范围多少?
 每一厂牌基站电源的功耗不一。以华为5G的64T64R的基站为例最大功耗可达3500W。

 如果要减小输出纹波,请问怎么解决? 
 可提高切换频率、调整回授线路阻值,在输出端摆放CLC滤波电路与调整输出端的PCB布局等方式。

 如何解决在轻负载或空载时输出不稳定的问题?
 可调整回授线路阻值和拉近burst mode里的欉与欉之间的宽度。

 电源的开关频率是多大?
 PFC的开关频率最高为130KHz。 LLC的开关频率在载满时为75KHz。

 

预计什么时候可以提供EMI Solution?

 暂时没有规划,还是要看电源的规格要求与跟实际系统之间搭配才有办法提供正确的solution。

 功率密度提升几%?
 本次的方案是着重在各不同负载下的效率,并没有着重在提升高功率密度这一块。本方案的功率密度为19.26W/in3。

 安森美电源方案防雷这块应注意哪些?
 首重是PCB的布局,功率路径要保持短粗的原则、信号路径尽量不跨越功率路径、信号的地要从大电容的地单独拉出。

 电源输出端子方面有什么建议?
 端子可选用磷青铜镀镍或镀锡的材料来增加其强度与抗氧化能力。

 该方案如何消除电路噪声?
 本方案是让线路尽早脱离burst-mode的方式来降噪。

 散热是强制风冷的模式吗?
 通常5G电源都是强制风冷的模式。

 NCP1618 能效最大能是多少?
 以NCP1618 500W的展示板所提供的效率,265Vac/载满时,其效率为最高97.8%。 90Vac/载满时,其效率为最高94.1% 。

 请问如果用RCC能做到多大功率?
 RCC(Ringing Choke Converter)通常只适合应用在小瓦数的电源上。

 电源供应器有哪些常用测试方法?
 通常有专门的测试设备,可测试输出电压/电流/效率等。

 无桥式设计的需要面积较双相CCM大是吗?
 
 不会喔,双向CCM的零件数相对较多,成本较高,但均方根电源较小,热源分散等优势。

 

目前ESS储能系统产品越来越多,请问针对高压ESS储能系统工作电压趋近DC1000V-1200V,安森美有对应的产品,应用于ESS储能系统开关源见吗?

 安森美半导体有1700V SiC MOSFET可提供选择。

 5G电源供应器对于电力环境有哪些要求?
 目前大部份都只有要求PF值居多。

 5G基站电源对于纹波电压有什么要求?
 每一家厂家的开出规格都不一样,大多都是订在输出电压的10%。例如:12V输出、电压纹波就会120mV。

 5g基站都是室外设备,电源的低温启动怎么实现?
 NCP1618是有提供高压启动,而且最低操作温度可达-40度可满足大部分的环境温度。

 请问5G电源的可靠性设计方面都有哪些考虑?
 选用高品质的元件、严格满足元件的规格及降额要求、完整的测试项目等。















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随着5G广泛的应用,在5G电源供应器也被要求在有限的空间内提供更高的瓦数,也迫使电源供应器往更高效率或更高的功率密度发展。在传统的电源供应器中,PFC电路这部分也占据大部分的损失,为了降低PFC电路的损耗,进而发展出图腾柱PFC或多模式PFC电路来降低功耗,进而提升整体电源供应器的效率。

本研讨会着重在安森美半导体最新推出图腾柱PFC与多模式PFC控制器介绍,同时本研讨会中会介绍以一500W 高效率5G电源供应器解决方案,该案是以多模式PFC搭配LLC来提升整体效率,并同时改善电路在轻、中载时的效率表现。

另外,在本研讨会中同时推广安森美半导体最新的产品SiC_MOS、HV/MV/LV_MOS、SR控制IC等可应用于实现高效率的解决方案。


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