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MOSFET在PC電源上的應用

作者:衡麗電子

一、PC電源介紹

PC電源 (Personal Computer Power Supply),指的是計算機主機使用的電源裝置,其主要功能是将交流電轉化為能夠被計算機硬體所使用的直流電,能夠輸出多路低壓大電流的直流電,而且具備各種保護功能,控制電路複雜,是計算機系統中不可或缺的組成部分。PC電源作為開關電源的一個分支,具有體積小、重量輕、效率高的特點,PC電源的穩定性和品質直接關系到計算機硬體的壽命和安全性。

PC電源的工作原理是先将輸入的交流電通過整流濾波等處理方式轉換為直流電,然後利用切換管變換電平來輸出足夠的功率給各個硬體裝置,同時進行電壓監測、過載保護和電源開關等功能。

PC電源的分類多種多樣,每種類型都有其特定的用途和特點,以下是一些常見的PC電源分類:

  • AT電源:
  • 早期個人計算機使用的電源,從286時代開始一直是PC的标準配置,直到586時代才被ATX電源逐漸替代。它的功率一般在150W~220W之間,具有2個主機闆電源連接配接器(P8和P9),每個都有6個針腳将電源系統與主機闆連在一起。
  • ATX(Advanced Technology Extended)電源:
  • 目前最常用的電源類型,由英特爾公司于1995年提出。與AT電源相比,ATX電源具有衆多優勢,如提供了更多的接口(如SATA、PCIe等)以滿足更多硬體的需求,并增加了一個電源管理功能,稱為Stand-By。
  • BTX(Balanced Technology Extended)電源:
  • 根據BTX标準設計的PC電源。
  • SFX(Small Form Factor)電源:
  • 一種小型電源,通常用于小型計算機和一體機中。
  • TFX(Thin Form Factor)電源:
  • 一種更為緊湊的電源,通常用于超薄桌上型電腦和一些小型企業PC中。

此外,還有PC/XT電源、EPS電源和WTX電源等,每種電源都有其特定的應用場景和标準。

二、PC電源市場分析

從市場規模和增長趨勢來看,PC電源市場在全球範圍内呈現出穩步增長的态勢。随着個人計算機和各類電子裝置的普及,對電源的需求也在不斷增加。特别是在新興市場和開發中國家,随着經濟的增長和科技的進步,PC電源市場的潛力巨大。同時,随着雲計算、大資料、人工智能等新興技術的發展,對高性能、高可靠性的PC電源需求也在不斷提升。

從技術發展角度來看,PC電源市場正面臨着技術創新和綠色化的雙重挑戰。一方面,随着電子裝置的性能提升和功耗降低,對電源的效率和穩定性要求也越來越高。是以,PC電源廠商需要不斷進行技術創新,提高電源的轉換效率、降低功耗、減少發熱等,以滿足市場的需求。另一方面,随着環保意識的提高,綠色化已成為電源行業的重要發展方向。PC電源廠商需要積極采用環保材料、優化生産工藝、推廣節能産品等,以實作可持續發展。

從市場格局來看,PC電源市場呈現出多元化和集中化的特點。一方面,市場上存在衆多品牌和廠商,産品種類繁多,價格競争激烈。另一方面,随着市場競争的加劇和規模經濟的形成,一些大型廠商通過技術創新、品牌建設、市場拓展等手段逐漸占據了市場佔有率的領先地位。同時,一些專注于細分市場的中小廠商也通過差異化競争和專業化服務等方式獲得了生存和發展的空間。

從市場資料來看,國際資料公司IDC的初步追蹤資料顯示,在經曆兩年下滑後,全球傳統PC市場在2024年第一季度恢複增長,出貨量為5980萬部,同比增長1.5%,全球PC出貨量恢複到了疫情前的水準。一季度全球出貨量前五的公司分别為聯想、惠普、戴爾、蘋果和Acer,市場佔有率分别為23%、20.1%、15.5%、8.1%和6.2%。

三、PC電源拓撲及龍騰産品優勢

通常80 PLUS 白金以及更高效電源由無橋或半無橋 PFC 級(如圖騰柱級)和諧振 DC-DC 級(如 LLC 諧振)組 成(參見下圖 )和同步整流+DC to DC。

MOSFET在PC電源上的應用

圖騰柱PFC+LLC拓撲

圖騰柱PFC+LLC拓撲:第一級PFC電路,電路啟動時,沖擊電流較大,要求MOSFET有較強的EAS能力,高頻橋臂要求MOS的開關性能好,低頻橋臂要求MOS導通小;後級LLC諧振電路,要求MOSFET的Body Diode具有較強的di/dt能力,較小的Qrr。

PC電源市場應用,龍騰半導體的高壓SJ MOS,其産品優勢:

  • 針對PFC拓撲,優化EAS、增強抗雪崩能力、增強抗浪湧能力;
  • 針對LLC拓撲,優化體二極管、增強di/dt能力、降低Qrr和驅動幹擾;
  • 優化Qg和Coss/Ciss比值,降低驅動損耗、提升驅動抗幹擾能力。

PC電源市場應用,龍騰半導體的SGT MOS,其産品優勢:

  • 優化Qg和Vth,高一緻的Vth讓并聯更安全可靠;
  • 優化Coss和Rdson,更大程度地降低開關損耗和導通損耗,降低溫升。

以上優點,使得龍騰産品在PC電源上的應用簡單。

四、PC電源龍騰MOSFET選型表

MOSFET在PC電源上的應用
功能 拓撲 産品系列 産品型号
AD-DC PFC

600-700V

SJ MOS

650V IGBT

LSB65R041GT

LSB65R070GT

LSB65R099GT

隔離

DC-DC

(初級)

PSFB

LLC

DAB

LSB65R070GF

LSB65R099GF

LSC65R135GF

隔離

DC-DC

(次級)

同步整流

12V Vout

40-60V

SGT MOS

LSGN04R011WE

LSGN04R013WE

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