36W SiC 适配器实测：CX7172D+CX75TS10A 方案 效率 91.39% 待机 33mW EMI 余量 6~8dB

最近拿到一块 36W 适配器 DEMO12V/3A 输出主控是内置 700V SiC JFET 启动的 AC-DC 控制器配套国产 SiC MOSFET 做主开关。整板实测下来有几个比较有意思的点开个贴把数据放出来顺便聊一下设计权衡欢迎各位拍砖。核心数据速览平均效率230V91.39%待机功耗33 mW230V全电压范围 33~72 mWEMI 传导余量6~8 dBEN55032 Class B变压器EE2401整板面积较 EE25 方案缩小约 18%一、为什么用内置 SiC JFET 启动这块 DEMO 最有意思的点是主控内部集成了一个 700V SiC JFET 当启动元件。传统反激方案一般用外置高压启动电阻从母线持续取电缺点是待机时这一路直接吃掉 0.1~0.2W —— 在六级能效 100mW 待机限值面前基本过不去。实测对比同样 12V/3A 架构仅启动方式不同启动方式待机功耗备注传统启动电阻110~180 mW启动电阻 Vcc 维持电阻叠加外置 BJT 高压启动60~90 mW需要额外一颗高压 BJT 和电阻内置 SiC JFET 启动33~72 mW启动完成后 JFET 自动关断路径完全切断33mW 这个数字对常年在线的设备路由器、安防摄像头、智能家居网关意义很大一台一年能省下 1 kWh 左右的待机能耗。设计权衡上内置 SiC JFET 的优势是路径彻底关断、零待机泄漏代价是工艺复杂需要把 SiC 集成进低压控制芯片的同一片 die成本略高。如果你的产品是 5V1A 以下的小功率适配器传统启动电阻 弹片开关芯片也能做到 100mW 以内但 12V2A 以上SiC JFET 启动是更干净的方案。二、主开关国产 SiC MOSFET主开关用的国产 N-Channel SiC MOSFET型号 CX75TS10A耐压 750VRds(on) 约 0.1Ω 量级具体看 datasheet。选 SiC 还是 Si MOSFET主要看几个 trade-offRds(on) × Qg 乘积开关损耗和导通损耗都受这个影响SiC 在 600V 以上耐压段优势明显高温特性SiC 在 150°C 结温时 Rds(on) 只上升约 20%Si MOSFET 通常上升 60~80%。这对密闭外壳、高环温应用户外安防电源很关键开关速度SiC 开关速度更快开关损耗更低但也带来 EMI 上的挑战后面会讲到实测 Vds 应力90/115/230/264 VAC 全电压范围满载均在器件额定电压 80% 以内余量充足。温升实测25°C 环温满载 2 小时工况SiC MOS 壳温同步整流 MOS变压器磁芯90V 满载101.92°C90.57°C79.50°C230V 满载~95°C~90°C~75°C264V 满载94.92°C91.02°C72.17°C低电压下输入电流更大、导通损耗主导温升反而更高高电压下开关损耗占比上升但总损耗更低温度略低。所有器件温度均在额定工作范围内。40°C 以上环温密闭外壳场景SiC MOS 结温需要重点关注 —— 建议增加散热铜箔面积或壳体预留通风孔。三、磁件小型化EE2401 替代 EE25得益于 SiC 器件的高频能力开关频率 65~100 kHzDEMO 用的是EE2401磁芯就能实现 36W 输出传统 Si MOS 方案大多要 EE25 或 EE28。整板面积缩小约 15~20%对小型化适配器插墙式、Type-C 充电器意义很大。变压器绕线参数初级电感 900µH漏感控制良好这部分工艺细节比较多本文不展开感兴趣可以单独开贴讨论反激变压器的漏感控制。如果有同行做过 EE2401 在 36W 上的设计欢迎对比一下你们的磁通密度和温升数据。四、效率特性实测按 DoE Level VI 规范测了 90/115/230/264 VAC × 25/50/75/100% 负载共 16 个工况输入电压25% 负载50% 负载75% 负载100% 负载平均115 VAC91.55%91.27%90.83%90.13%90.95%230 VAC91.37%91.41%91.64%91.16%91.39%230V 下 75% 负载点效率峰值 91.64%是全测试范围最高值 —— 说明方案在最常用的中等负载区间效率最优。两者均远超六级能效要求的 88.30%。各位有没有遇到过类似 230V 75% 负载点效率最高的情况我自己的理解是 75% 时开关频率、占空比、磁通密度三者配合得最好但具体机理想再确认一下。五、EMI传导没问题辐射段有坑传导骚扰150kHz~30MHzL/N 线全频段余量 6~8dB 以上无需额外滤波器件。辐射骚扰30MHz~1GHz大部分频段余量充足。量产一致性上90~110MHz 这段是潜在风险点。目前想到的优化方向变压器加屏蔽层输入/输出端加小型磁环Y 电容布局接地优化各位有没有遇到过 SiC 方案的辐射段 EMI 经验特别是 100MHz 附近的谐波抑制欢迎分享。六、保护功能OCP230/264VAC 触发点 4.3~4.4A略高于 3.9A 规格上限需微调采样电阻前移至 3.6~3.9ASCP输出短路进入打嗝模式解除后自动恢复OVP / OTP实测触发值准确、恢复正常七、关键测量结果汇总八、讨个论DEMO 整体表现不错几个开放问题想听听各位的意见230V 75% 负载效率峰值的机理是开关频率/占空比/磁通密度的最优点还是有其他因素SiC 方案辐射 EMI 优化100MHz 附近除了屏蔽和磁环还有什么成本可控的方案EE2401 在 36W 上的磁通密度各位选多少 mT温升和效率如何平衡内置 SiC JFET 启动的工艺和传统 BJT 启动相比晶圆成本差异大吗良率怎么样备注本帖涉及的 DEMO 来自深圳诚芯微型号 CX7172D CX75TS10A。实测数据和讨论均基于工程样品的客观测量仅作技术交流。