全球首發(fā)內(nèi)置2000V啟動技術(shù)的300W級ZVS反激電源控制器

在光伏儲能、AI服務(wù)器SST、智能電網(wǎng)及800V/1000V新能源汽車等高壓應(yīng)用快速發(fā)展背景下，輔助電源正面臨輸入電壓持續(xù)提升與可靠性升級的雙重挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)反激控制器在1200VDC系統(tǒng)中通常依賴外部高壓啟動器件或復(fù)雜供電網(wǎng)絡(luò)，存在設(shè)計(jì)復(fù)雜、啟動受限、成本偏高及長期穩(wěn)定性不足等痛點(diǎn)。

作為深耕電源管理芯片領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)，芯朋微電子（Chipown）始終致力于通過架構(gòu)創(chuàng)新解決行業(yè)痛點(diǎn)。歷時多年技術(shù)攻關(guān)，我們成功突破了超高壓集成工藝、高壓安全啟動、ZVS（零電壓開關(guān)）軟開關(guān)以及高可靠性封裝等核心關(guān)鍵技術(shù)，并于今日正式推出全球首款內(nèi)置2000V高壓啟動技術(shù)的300W級ZVS反激電源控制器——PN8229及系列高集成度轉(zhuǎn)換芯片PN8703。

【PN8229】Flyback Controller

內(nèi)置 2000V 高壓啟動、ZVS 控制技術(shù)、先進(jìn)封裝等核心技術(shù)，將單管反激拓?fù)涔β释黄浦?200W 以上。

PN8229 | 典型應(yīng)用示意圖

【PN8703】Flyback Converter

在 PN8229 控制內(nèi)核基礎(chǔ)上，內(nèi)置集成 1700V SiC + 2000V 高壓啟動，實(shí)現(xiàn) 60~100瓦級功率全集成。該系列方案具有外圍精簡、轉(zhuǎn)換效率高、應(yīng)用靈活、保護(hù)功能齊全等亮點(diǎn)，鑄就固態(tài)變壓器 AI 算力基石。

PN8703 | 典型應(yīng)用示意圖

詳解內(nèi)置 2000V 高壓啟動的核心秘密

要計(jì)算工業(yè)級/車規(guī)級 800V~1200V 母線下的反激輔助電源高壓管耐壓規(guī)格，需要考慮以下幾個關(guān)鍵因素：

最大直流輸入電壓 (V_in_max)：這是母線的最高電壓

反射電壓 (V_R)：由變壓器原邊和副邊匝比以及輸出電壓決定，通常取150V

漏感尖峰電壓 (V_spike)：變壓器漏感和開關(guān)速度產(chǎn)生的尖峰電壓，通常在100~300V。

V_DS_max = 1200V + 150V + 200V=1550V

（光伏 1200VDC 母線）

V_DS_max = 800V + 150V + 200V = 1150V，X1.3裕量=1500V（服務(wù)器800VDC母線，數(shù)百萬整機(jī)值得用30%裕量來守護(hù)）

V_DS_max = 900V + 150V + 200V = 1250V，X1.3裕量=1600V（EV車900VDC母線，用戶生命值得用30%裕量來守護(hù)）

內(nèi)置啟動管的漏極（Drain）是沒有任何緩沖、赤裸裸地硬連接在 800~1200V 母線高壓上的，上述計(jì)算表明至少耐壓應(yīng)滿足1550V底線，但數(shù)據(jù)中心電網(wǎng)發(fā)生雷擊浪涌或大型設(shè)備啟停帶來的瞬態(tài)突波（Surge）,1550V耐壓是不夠安全的，所以Chipown 內(nèi)置的耐壓 2000V 啟動管就具備了免疫一切電網(wǎng)異常突波的絕對可靠性。并且還能節(jié)省外部多顆大功率啟動電阻（會產(chǎn)生巨大的持續(xù)發(fā)熱/靜態(tài)功耗），簡化布線省體積。

此外，高壓啟動管耐壓必須高于主開關(guān)管（1700V SiC 的耐壓典型值 2000V），因?yàn)橐坏O致沖擊電壓超過了主開關(guān)管 SiC 的極限 1700~2000V 發(fā)生擊穿（雪崩），只要能量在安全范圍內(nèi)，主開關(guān)管不僅不會壞，還能泄放吸收掉這些破壞性能量。從而保護(hù)住面積小得多的高壓啟動管（典型值 2100~2200V）。因?yàn)閮蓚€管子的 Drain 連在一起，當(dāng)發(fā)生外部高電壓沖擊，主開關(guān)管作為啟動管天然的“鉗位保護(hù)器”。

PN8229/PN8703五大亮點(diǎn)

極致守護(hù)安全：PN8229反激控制器內(nèi)置2000V啟動管，PN8703反激轉(zhuǎn)換器內(nèi)置2000V啟動管+內(nèi)置1700V SiC；用最真實(shí)的安全裕量守護(hù)高價值的系統(tǒng)和用戶生命

PWM + QR/ZVS + Burst模式：高輸入電壓工作 ZVS 模式，降低開關(guān)損耗；低輸入電壓工作 QR/PWM 模式，提升帶載能力

創(chuàng)新封裝：熱阻小利于提升功率密度，爬電距離足適合高輸入電壓應(yīng)用：PN8229高低壓引腳距離>7.5mm， PN8703高低壓引腳距離>4.0mm

應(yīng)用靈活：PN8703EF-A1為適合60W以下應(yīng)用；PN8703EF-B1 適合 60W~120W 應(yīng)用；PN8229EA-A1可將輸出功率拓展至 200W 以上

保護(hù)功能豐富：支持輸入欠壓保護(hù)、輸出過壓保護(hù)、過溫保護(hù)等，為高可靠性工業(yè)應(yīng)用保駕護(hù)航

控制技術(shù)演變

PWM→QR→ZVS

PWM控制反激變換器電路及工作波形如下圖所示 ，Q1在時鐘信號(CLK)到來時開通，其開通損耗為：

*備注：n為變壓器原副邊繞組匝比，fs為開關(guān)頻率，Ipmin為Q1開通時刻變壓器勵磁電流，tr為Q1開通瞬態(tài)漏源電壓與電流的交疊時間。

如下圖所示，為了降低開通損耗，時鐘信號由諧振谷底和輸出電壓反饋信號共同決定，從而實(shí)現(xiàn)Q1在諧振谷底處開通：

如下圖所示，在QR控制的基礎(chǔ)上，主開關(guān)Q1開通前，輔助開關(guān)Qa先開通，產(chǎn)生合適負(fù)勵磁電流后關(guān)閉，經(jīng)死區(qū)時間后再開通Q1，從而將開通損耗降低至0。

PN8229/PN8703四大核心技術(shù)

01 先進(jìn)封裝技術(shù)，支撐1000V高輸入電壓應(yīng)用

PN8229/PN8703封裝的高低側(cè)距離分別大于7.5mm/8.7mm，支持1500V以上電壓爬電距離要求。 PN8703采用大散熱面積框架和散熱pad，可將應(yīng)用功率擴(kuò)展至百瓦級。

PN8229/PN8703 | 封裝/訂購信息

02 2000V高壓啟動，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)輸入欠壓保護(hù)

PN8229/PN8703內(nèi)置2000V高壓啟動器件，無需外圍啟動電路即可實(shí)現(xiàn)芯片啟動。芯片啟動完成后，關(guān)閉高壓啟動管，降低待機(jī)功耗！

100W Demo待機(jī)功耗

如下圖所示，PN8229/PN8703通過HV電流監(jiān)控輸入電壓，當(dāng)輸入電壓超過設(shè)定值VBNI后，才允許啟動芯片，實(shí)現(xiàn)輸入欠壓保護(hù)。

03 自適應(yīng)QR/ZVS，提升全工況轉(zhuǎn)換效率

PN8229 在主功率管導(dǎo)通期間通過 IDMG電流采樣輸入電壓，自動切換ZVS、QR工作模式，實(shí)現(xiàn)全電壓輸入范圍保持高效率和優(yōu)異的溫升！該芯片可通過外圍電阻參數(shù)設(shè)置高低壓切換點(diǎn)，以適配不同應(yīng)用場景。

高低壓模式-開關(guān)頻率隨負(fù)載變化曲線

高壓ZVS模式工作波形

低壓QR模式工作波形

200V-1000V輸入電壓范圍，QR模式與QR+ZVS模式效率對比如下圖所示，可見通過ZVS技術(shù)，可提高轉(zhuǎn)換效率1.5%左右。

04適配SiC器件，反激應(yīng)用功率新突破

PN8229的驅(qū)動電路為SiC量身打造：該芯片具有15V輸出的恒壓驅(qū)動電路，供電欠壓保護(hù)13.5V，開通/關(guān)斷驅(qū)動電流為400/800mA ，能夠覆蓋大多數(shù)的SiC工業(yè)系統(tǒng)應(yīng)用！在此內(nèi)核基礎(chǔ)上，PN8703進(jìn)一步集成1700V SiC，實(shí)現(xiàn)百瓦級功率集成。

破局超高壓輔助電源

見證中國高壓模擬芯片技術(shù)躍升

輔助電源作為高壓系統(tǒng)的核心協(xié)同單元，其可靠性表現(xiàn)直接決定了整機(jī)系統(tǒng)的電氣安全與運(yùn)行壽命。芯朋微電子此次PN8229及PN8703系列芯片的成功發(fā)布，不僅有效填補(bǔ)了國內(nèi)外在超高壓工業(yè)級與車規(guī)級輔助電源單芯片集成領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)空白，更是對我們持續(xù)推進(jìn)高壓模擬芯片技術(shù)躍升的有力見證。

面對全球能源轉(zhuǎn)型與算力升級帶來的產(chǎn)業(yè)新周期，芯朋微電子將繼續(xù)秉承“中國制造”的匠心精神，扎根高壓模擬及功率集成核心技術(shù)。我們不僅致力于提供單點(diǎn)的芯片突破，更將持續(xù)為光伏、儲能、汽車及算力基建等行業(yè)客戶，輸出兼具極致性能與工業(yè)級/車規(guī)級高可靠性的全棧式電源管理解決方案。

如果需了解PN8229 / PN8703更多詳情，歡迎掃碼/登陸芯朋官網(wǎng)申請免費(fèi)Demo與樣品！

芯朋微電子

芯朋微電子（Chipown）成立于2005年，2020年在科創(chuàng)板上市（688508），總部無錫，并在蘇州、上海、深圳等地設(shè)有研發(fā)中心和客戶支持機(jī)構(gòu)。公司專注電源與電機(jī)功率芯片研發(fā)，提供覆蓋高低壓電源、數(shù)字電源、驅(qū)動控制及功率器件的完整解決方案，秉持“以先進(jìn)芯片駕馭電能，把智慧能源普惠到每個人”的理念，持續(xù)深耕智能家電、電機(jī)驅(qū)動、工業(yè)、新能源車及AI服務(wù)器等重點(diǎn)領(lǐng)域。