超小外形+底板散熱，BMR490 1300W模塊的熱設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)亮點(diǎn)解析

前言

最近，充電頭網(wǎng)拿到一款Flex推出的BMR490系列非隔離DC-DC電源模塊，其覆蓋40–60V輸入、典型12V輸出，最大可提供139A/1300W的輸出能力，并采用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Quarter-brick低外形，為48V-12V的中間母線到大電流負(fù)載供電提供了高度工程化的即插即用方案。

應(yīng)用場(chǎng)景方面，該類(lèi)非隔離48V輸入的大電流12V總線/負(fù)載電源，非常適合部署在48V通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心服務(wù)器與交換路由設(shè)備、存儲(chǔ)/加速卡平臺(tái)等需要高功率密度供電的場(chǎng)合，用于為后級(jí)POL再降壓提供穩(wěn)定的12V大電流母線；同時(shí)也可覆蓋工業(yè)控制、測(cè)試儀表等對(duì)空間與可靠性同樣嚴(yán)苛的應(yīng)用。接下來(lái)充電頭網(wǎng)這款電源模塊進(jìn)一步深度解析。

flex BMR4901300WDC-DC電源模塊

這款BMR490系列DC-DC電源模塊支持40–60V直流輸入、12V 139A輸出，最大可提供1300W的連續(xù)輸出能力，并采用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)低外形四分之一磚尺寸，并配有底板以增強(qiáng)散熱性能。

從性能角度看，BMR490的亮點(diǎn)集中在“效率與熱管理”兩端，在51Vin、半載條件下典型效率可達(dá)97.7%，顯著降低1kW級(jí)輸出下的損耗與溫升壓力；同時(shí)配備底板增強(qiáng)導(dǎo)熱路徑，配合低外形結(jié)構(gòu)更利于貼近冷板/風(fēng)道布局。模塊還集成完善的保護(hù)與可控能力，包括輸出過(guò)壓、過(guò)溫、短路保護(hù)、單調(diào)啟動(dòng)與遠(yuǎn)程控制等，并具備UL62368認(rèn)證與600萬(wàn)小時(shí)級(jí)MTBF可靠性指標(biāo)，適合面向長(zhǎng)期7×24運(yùn)行的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

模塊背面印有flex品牌LOGO，以及實(shí)際型號(hào)BMR4903317/823，并可見(jiàn)通過(guò)UL以及CRUUS認(rèn)證，可見(jiàn)產(chǎn)品符合加拿大和美國(guó)市場(chǎng)要求。

模塊PCB版采用多層板設(shè)計(jì)，有效保證信號(hào)完整性，優(yōu)化散熱性能并增強(qiáng)模塊整體機(jī)械強(qiáng)度。

該模塊長(zhǎng)度5.81cm。

寬度3.68cm。

該模塊厚度1.42cm。

該模塊重量為90g。

與市面常見(jiàn)的小包紙巾對(duì)比，可見(jiàn)該模塊體積明顯更小。

簡(jiǎn)單看過(guò)產(chǎn)品外觀，充電頭網(wǎng)繼續(xù)為您深入解析該模塊的用料。

flex BMR4901300WDC-DC電源模塊方案解析

將模塊背板拆下，可見(jiàn)高發(fā)熱區(qū)域均涂有導(dǎo)熱膠以提升散熱性能。

清理模塊背面的導(dǎo)熱膠，可見(jiàn)器件分布工整且清晰，兩個(gè)體積較大灰色器件粉筆為電感和平面變壓器。導(dǎo)電銅柱和通信接針?lè)植荚谀K兩側(cè)，左側(cè)銅柱為輸出端，右側(cè)銅柱為輸入端。

背面左側(cè)靠近輸出端有五顆MLCC濾波電容。

絲印81075的芯片實(shí)際型號(hào)為NCP81075，這是一顆高頻高壓側(cè)和低壓側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)器，專(zhuān)為高達(dá)180V工作電壓的高速M(fèi)OSFET驅(qū)動(dòng)而設(shè)計(jì)。該器件集成驅(qū)動(dòng)芯片與自舉二極管，可提供高達(dá)4A的驅(qū)動(dòng)能力。高邊與低邊驅(qū)動(dòng)器采用獨(dú)立控制，其典型匹配傳播延遲為3.5納秒，采用DFN-8封裝。

絲印3224T的芯片實(shí)際型號(hào)為FAN3224T，該芯片是一顆溝道4A柵極驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)為通過(guò)在短開(kāi)關(guān)間隔內(nèi)提供高峰值電流脈沖，驅(qū)動(dòng)低側(cè)開(kāi)關(guān)應(yīng)用中的N溝道增強(qiáng)MOSFET，采用SOIC-8封裝。

一顆高精密運(yùn)放來(lái)自亞德諾，型號(hào)為MAX4239AUT+T，該芯片是低噪聲、低漂移、超高精度放大器，通過(guò)采用專(zhuān)利自相關(guān)調(diào)零技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)近乎零直流失調(diào)和漂移。該方法持續(xù)測(cè)量并補(bǔ)償輸入失調(diào)，消除了隨時(shí)間和溫度變化產(chǎn)生的漂移以及1/f噪聲的影響。兩款器件均具備軌到軌輸出，采用2.7V至5.5V單電源供電，僅消耗600μA電流。

另一顆柵極驅(qū)動(dòng)器同樣為安森美NCP81075。

8顆絲印13NE25I的NMOS均來(lái)自英飛凌，實(shí)際型號(hào)為BSZ013NE2LS5I，耐壓25V，導(dǎo)阻1.3mΩ，采用TSDSON封裝。

一顆同步降壓轉(zhuǎn)換器來(lái)自德州儀器，實(shí)際型號(hào)為T(mén)PS62160DSGR，輸入電壓900mV~6V，輸出電流1A。

四顆NMOS來(lái)自英飛凌，實(shí)際型號(hào)為BSC037N08NS5，耐壓80V，導(dǎo)阻3.7mΩ。

一顆數(shù)字電源控制器來(lái)自德州儀器，實(shí)際型號(hào)為UCD3138064RMHR，芯片內(nèi)置64kB程序閃存存儲(chǔ)器，以及諸如SPI和第二I2C端口等針對(duì)通信的額外選項(xiàng)。2-32kB組內(nèi)的64kB程序閃存存儲(chǔ)器的可用性使得設(shè)計(jì)人員能夠在器件中執(zhí)行固件的雙鏡像，以及從任一使用適當(dāng)算法的組中執(zhí)行的靈活性。

通信接口附近有多顆MLCC濾波電容。

另外8顆絲印13NE25I的NMOS來(lái)自英飛凌，實(shí)際型號(hào)為BSZ013NE2LS5I，耐壓25V，導(dǎo)阻1.3mΩ，采用TSDSON封裝。

兩顆PMOS來(lái)自英飛凌，實(shí)際型號(hào)為BSZ180P03NS3G，耐壓-30V，導(dǎo)阻18mΩ。

一顆同步降壓轉(zhuǎn)換器來(lái)著矽力杰，型號(hào)為SQ27000SXC，支持7-100V輸入電壓范圍，0.6A輸出電流能力，采用DFN-8封裝。

另兩顆柵極驅(qū)動(dòng)器同樣為安森美NCP81075。

本次方案解析的全部?jī)?nèi)容如上，來(lái)張全家福。

充電頭網(wǎng)總結(jié)

充電頭網(wǎng)了解到，flex BMR490系列是一款面向12V供電的非隔離電源模塊，在 40~60V輸入條件下，可實(shí)現(xiàn)12V/139A、最高1300W輸出，并以四分之一磚外形+底板散熱的結(jié)構(gòu)，面相數(shù)據(jù)中心、通信與等7×24大電流母線場(chǎng)景。

用料上，方案采用德州儀器數(shù)字電源控制器UCD3138064作為核心控制，配合多顆安森美 NCP81075與FAN3224T等柵極驅(qū)動(dòng)器，以及英飛凌MOSFET組成主功率級(jí)與同步整流，輔以精密運(yùn)放與多路輔助電源，兼顧效率、保護(hù)與可控性。