【水】拆解分析一个 750W DC/DC 服务器电源
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wait1210day 楼主
失踪人口回归系列[滑稽]
如题,偶然淘到一个少见的直流输入(-48V)服务器电源,欲拆之,固有此贴[滑稽]
本帖将记录一下初步拆解该电源的过程,并进行一些设计层面上的分析,顺带有电源的启动方法。
2022年07月09日 09点07分 1
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wait1210day 楼主
基本参数,非常常规的 12V 750W 服务器冗余电源,但是输入是 -48V(来自机房整流模块的集中供电)
2022年07月09日 09点07分 2
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wait1210day 楼主
输入和输出部分。输入是专用接口,GND 接地,-48V DC 相对于 RTN 是电源输入负极,RTN 即 return,电源「正回路」。前面板三个指示灯,自上而下分别是工作、告警、电源指示灯。
2022年07月09日 09点07分 3
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wait1210day 楼主
输出部分有六个宽的铜片,左侧三个为输出负极,右侧三个为 +12V。最左侧的一系列细针脚用于控制电源以及
+3
.3V 待机电源输出。实际上那些针脚大部分直接连接到 GND,还有一部分连接到 +3.3V 输出,实际用于通讯控制的针脚并不多。
2022年07月09日 09点07分 4
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wait1210day 楼主
打开顶盖后,内部有两块 PCB,一大一小一上一下堆叠放置。上层 PCB 是一块类似 EMI 的电路,有压敏电阻,电感,MKP/Y2 电容,以及一个硕大的保险丝[滑稽]
2022年07月09日 09点07分 5
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wait1210day 楼主
我们主要来看下面这块 PCB,分别是前置输入部分,主变部分和原边开关管,以及次级侧输出部分。
2022年07月09日 09点07分 6
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wait1210day 楼主
可以看到,输入部分有两个 100V 3300uF 的电容滤波,也是为了给后面的开关电路提供足够的瞬时电流。还有一个电容被热缩管一样的东西包起来了(上一楼图里那个黑色的),不知用意何在。
整体设计仍然比较紧凑,然而相较于市电输入的电源而言,这个可以称为 DC/DC 模块的东西由于无需整流以及 PFC 电路,初级侧还是比较简单的。关于拓扑结构和控制方案,我们在后文细说。
2022年07月09日 09点07分 7
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wait1210day 楼主
从输入部分开始,立刻有四颗意法 P120NF10,单个 Id 为 110A,四颗 MOS 共通担任一个开关的作用,在需要的时候可以切断输入。
2022年07月09日 09点07分 8
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wait1210day 楼主
在同一块散热片背面,是一颗 IRF640N,以及旁边是它所控制的一个小变压器,这是辅助电源部分。背面有一颗 UC3844 电流模式 PWM 控制器,可见辅助电源采用 经典 flyback 拓扑对于小功率而言足够了。
2022年07月09日 09点07分 9
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wait1210day 楼主
继续向后看,来到主拓扑部分。这部分是一个具有两个变压器和非常奇怪的四开关拓扑结构的一个硬开关隔离式 DC/DC 降压变换器(中文长难句了
属于是[滑稽]
功率管是四颗 IRFP4710,单个 Id 为 72A。每两个开关管控制一个变压器,这两路分别半独立、交错工作,这个我们之后再谈[滑稽]
2022年07月09日 10点07分 10
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wait1210day 楼主
抄板得到的主拓扑结构。
2022年07月09日 10点07分 11
此图中变压器的原端标记只是形式记号,不可信。[滑稽]
2022年07月09日 10点07分
d3二极管感觉没用处
2022年07月09日 10点07分
这是反激[啊]
2022年07月09日 13点07分
@℧¹² 从波形看不是反激,今天晚上更贴的时候会说说这个东西
2022年07月10日 03点07分
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wait1210day 楼主
接着来到次级部分,立即是 7 颗肖特基二极管用于整流。第 1-2 颗对应上图中的 D1,3-5 对应 D2,6-7 对应 D3。没有采用同步整流比较让人遗憾。蓝色磁芯的大电感即上图中的 L1.
2022年07月09日 10点07分 12
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失踪人口回归[惊哭]
2022年07月09日 10点07分 13
level 6
支持[真棒]
2022年07月09日 12点07分 14
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wait1210day 楼主
今天抽出了一些零碎时间做了一些次级侧的简单分析,照片明天来补上吧[滑稽](话说现在这个时间好像已经是明天了╮(╯▽╰)╭)。
从辅助电源部分开始,前文已经提到过,辅助电源部分采用 flyback 方案,有两组输出,电压分别约为 7.2V 和 17.6V. 7.2V 这一路将会经过一个由 UC3843(电流模式 PWM 控制器)控制的 step-down(Buck) DC/DC 变换器,将电压降低至 3.3V,这将作为部分内部电路的供电和电源的 +3.3V standby 输出. 根据 datasheet,7.2V 显然是不足以驱动 UC3843(其 VCC 需要至少 12V),于是有 17.6V 这一组辅助电源输出为其供电. 根据波形来看,Buck 工作在 CCM(连续电流模式),由于只有 15W 左右的功率,采用的电感和 MOSFET 都十分迷你,下图是 MOSFET 的 datasheet.
这里带来一个非常有意思的问题,Buck 电路的开关 MOSFET 是 N-Channel 的,17V 供电的 3843 可以输出 17V 的 G 级驱动电压,而 MOSFET 工作在 7.2V 输入电压下,设计者利用这两者之间的电压差,以这样一种十分邪门的方式解决了 MOSFET 浮地驱动的问题. [阴险]
同时还发现一个有意思的 IC,NE1617A,这是一个温度监测器,它有内置的传感器和可选的 remote sensor(远端传感器),通过 SMBus 总线向外部发送温度信息. 在这个电源里,remote sensor 被贴在输出整流肖特基的散热片上. 有趣之处就在于这个 remote sensor,它不是一个热敏电阻或者专用 IC 之类的东西,而可以是任意的 NPN/PNP BJT 三极管.[阴险]
2022年07月10日 16点07分 15
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