在適配器設(shè)計(jì)領(lǐng)域,成本控制與能效提升始終是工程師的核心追求。隨著第三代半導(dǎo)體技術(shù)成熟,碳化硅(SiC)器件正逐步替代傳統(tǒng)硅基MOS,打破“高性能=高成本”的行業(yè)固有認(rèn)知。本文基于芯茂微SiC反激方案,通過(guò)24W、30W、36W三款主流功率適配器實(shí)測(cè), 量化對(duì)比SiC方案與傳統(tǒng)MOS方案的BOM成本差異 ,拆解降本核心邏輯,為電源設(shè)計(jì)選型提供硬核參考。
一、測(cè)試方案與平臺(tái)說(shuō)明
本次實(shí)測(cè)采用芯茂微 SiC反激專(zhuān)用方案 (PSR/SSR架構(gòu)),對(duì)照組為同功率傳統(tǒng)CoolMOS方案,測(cè)試條件貼合量產(chǎn)場(chǎng)景:
- 功率覆蓋: 24W、30W、36W (消費(fèi)電子適配器主流功率段);
- 能效標(biāo)準(zhǔn):滿足 7級(jí)能效 (行業(yè)嚴(yán)苛能效要求);
- 核心控制器:SiC方案采用芯茂微LP3798系列(PSR)/LP8841系列(SSR),傳統(tǒng)方案采用通用硅基MOS控制器;
- 對(duì)比維度:變壓器、同步器件、線材、外圍架構(gòu)(光耦/431)、散熱器件五大核心BOM項(xiàng)。
二、24W適配器成本實(shí)測(cè):PSR+SSR雙架構(gòu)驗(yàn)證
2.1 PSR架構(gòu)對(duì)比(傳統(tǒng)MOS vs SiC MOS)
24W PSR架構(gòu)是充電器、安防適配器的主流方案,實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如下:
| 器件 | 傳統(tǒng)CoolMOS方案 | SiC MOS方案 | 單器件降本(元) |
|---|---|---|---|
| 變壓器 | EE18-AE50mm2 | EE1705-AE42mm2 | -0.3 |
| 同步器件 | 耐壓85V | 耐壓60V | -0.25 |
| 線材 | 22#1.5M | 24#1.5M | -0.15 |
| 合計(jì) | —— | —— | -0.7 |
(左:傳統(tǒng)MOS方案PCB;右:SiC MOS方案PCB)
2.2 SSR架構(gòu)對(duì)比(傳統(tǒng)MOS vs SiC MOS)
24W SSR架構(gòu)適用于對(duì)穩(wěn)定性要求高的網(wǎng)通設(shè)備,成本優(yōu)化更顯著:
| 器件 | 傳統(tǒng)CoolMOS方案 | SiC MOS方案 | 單器件降本(元) |
|---|---|---|---|
| 變壓器 | EE18-AE50mm2 | EE1705-AE42mm2 | -0.3 |
| 同步器件 | 耐壓85V | 耐壓60V | -0.2 |
| 線材 | 22#1.5M | 24#1.5M | -0.25 |
| 架構(gòu) | 光耦+431 | 簡(jiǎn)化光耦+431 | -0.25 |
| 合計(jì) | —— | —— | -1.0 |
(SiC MOS方案PCB,器件布局更緊湊)
三、30W適配器成本實(shí)測(cè):SSR架構(gòu)降本峰值
30W是快充適配器的黃金功率段,SiC方案在此功率段降本效果達(dá)到峰值:
| 器件 | 傳統(tǒng)CoolMOS方案 | SiC MOS方案 | 單器件降本(元) |
|---|---|---|---|
| 變壓器 | EI22-AE70mm2 | ETQ2016-AE61mm2 | -0.4 |
| 同步器件 | 耐壓85V | 耐壓60V | -0.3 |
| 線材 | 20#1.5M | 22#1.5M | -0.2 |
| 架構(gòu) | 光耦+431 | 省光耦+431 | -0.3 |
| 合計(jì) | —— | —— | -1.2 |
(30W SiC方案PCB,體積較傳統(tǒng)方案縮減30%)
四、36W適配器成本實(shí)測(cè):中功率段降本穩(wěn)定
36W適配器多用于顯示器、電動(dòng)工具,SiC方案在中功率段保持穩(wěn)定降本:
| 器件 | 傳統(tǒng)CoolMOS方案 | SiC MOS方案 | 單器件降本(元) |
|---|---|---|---|
| 變壓器 | PQ2516-AE93mm2 | ETQ2316-AE74mm2 | -0.55 |
| 同步器件 | 耐壓85V | 耐壓60V | -0.3 |
| 架構(gòu) | 光耦+431 | 省光耦+431 | -0.25 |
| 合計(jì) | —— | —— | -1.1 |
五、SiC方案系統(tǒng)性降本邏輯拆解
從實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可見(jiàn),SiC方案并非單一器件降價(jià),而是 系統(tǒng)級(jí)全鏈路降本 ,核心邏輯可總結(jié)為4點(diǎn):
- 同步器件耐壓降檔 :SiC低損耗特性允許同步MOS耐壓從85V降至60V,單器件節(jié)省0.2-0.3元;
- 變壓器小型化 :SiC高頻特性(100KHz定頻)讓變壓器型號(hào)、體積、AE值降檔,節(jié)省0.3-0.5元,同時(shí)銅線用量減少,對(duì)沖銅價(jià)上漲壓力;
- 線材規(guī)格降級(jí) :損耗降低使發(fā)熱減少,線材可減小一號(hào)規(guī)格,節(jié)省0.2-0.3元;
- 散熱與架構(gòu)簡(jiǎn)化 :SiC耐高溫、低發(fā)熱特性可 取消散熱片 (節(jié)省0.2-0.3元);部分SSR方案可省去光耦、431等器件,進(jìn)一步簡(jiǎn)化BOM。
綜合來(lái)看, 同功率下SiC方案較傳統(tǒng)MOS方案,BOM成本穩(wěn)定節(jié)省0.7-1.2元 ,功率越高,降本幅度越可觀。
六、性能與體積雙優(yōu),不止于降本
除了成本優(yōu)勢(shì),芯茂微SiC方案在性能與體積上同樣實(shí)現(xiàn)突破:
- 體積減少30% :變壓器小型化+器件集成化,PCB面積顯著縮減,適配產(chǎn)品小型化趨勢(shì);
- 高轉(zhuǎn)換效率 :SiC超低開(kāi)關(guān)損耗,系統(tǒng)效率提升3%-5%,輕松滿足7級(jí)能效,降低長(zhǎng)期使用能耗;
- 功率覆蓋廣 :芯茂微SiC方案覆蓋12W-300W功率段,LP3798系列(PSR)適配12W-200W,LP8841系列(SSR)適配60W-300W,滿足多場(chǎng)景需求。
七、總結(jié):SiC成為適配器降本增效最優(yōu)解
本次24W-36W適配器實(shí)測(cè)充分驗(yàn)證: SiC替代傳統(tǒng)MOS,不是“高端升級(jí)”,而是“降維替代” 。在銅價(jià)高企、能效標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)的當(dāng)下,芯茂微SiC反激方案以系統(tǒng)成本降10%、體積減30%、能效達(dá)7級(jí)的核心優(yōu)勢(shì),完美解決電源廠商“成本與性能不可兼得”的痛點(diǎn)。
對(duì)于充電器、安防監(jiān)控、網(wǎng)通設(shè)備、電動(dòng)工具等領(lǐng)域的工程師,SiC方案已從“可選技術(shù)”變?yōu)椤氨剡x方案”。未來(lái),隨著國(guó)產(chǎn)化SiC生態(tài)進(jìn)一步成熟,SiC器件成本將持續(xù)下探,有望在更多功率段全面替代傳統(tǒng)MOS,重構(gòu)電源行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局。
審核編輯 黃宇
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