实测集成 750V SiC 的原边控制方案：12-36W 电源 BOM 直降 30%，效率破 91%

在小功率电源设计领域，如何在降低成本的同时提高效率和可靠性，一直是工程师们关注的核心问题。传统的副边反馈方案需要光耦和 TL431，成本高且存在温度漂移、寿命有限等可靠性隐患；而普通硅基原边反馈方案虽然简化了电路，但受限于硅 MOS 管的性能，通常只能工作在 DCM 模式，存在恒流精度低、轻载啸叫、开关损耗大等问题，难以满足日益严格的能效标准。

最近对一款集成 750V SiC 功率管的原边控制恒压恒流控制器进行了全面测试，通过与传统方案及主流国产竞品的量化对比，发现其在成本、效率、体积和可靠性方面均有显著优势。本文将分享详细的技术解析、实测数据和设计经验，为电源工程师提供参考。

一、传统 12-36W 电源设计的三大核心痛点

目前市场上主流的小功率电源方案主要分为两类，均存在难以调和的技术矛盾：

成本与复杂度的矛盾：副边反馈方案依赖光耦和 TL431 实现精确反馈，需要额外增加 7-10 个外围元件，导致 BOM 成本偏高、PCB 面积较大；而传统原边反馈方案虽然元件少，但恒流精度差，难以满足高端应用需求。

效率与待机功耗难以兼顾：普通硅 MOS 管开关损耗大，全负载范围内效率低；特别是轻载和空载时，功耗难以满足欧盟 CoC V5 Tier 2 和美国 DOE VI 等全球最严格的能效标准。

可靠性与保护功能不足：两类方案的保护功能普遍不够完善，需要额外增加外围电路实现输入欠压、反馈开短路等保护，进一步增加了设计难度和失效风险。

二、核心技术深度解析

这款集成 SiC 的原边控制方案采用了多项创新技术，针对性解决了传统方案的上述痛点。

2.1 内置 750V SiC 功率管

该方案最核心的技术特点是内部集成了耐压大于 750V 的 SiC 功率管。与传统 600V 硅 MOS 管相比，SiC 材料具有以下固有优势：

击穿电场强度是硅的 10 倍，750V 耐压可提供更高的电压裕量，有效应对电网波动和雷击浪涌

开关速度快，开关损耗降低 50% 以上，显著提高系统效率

导通电阻温度系数小，高温下性能衰减仅为硅管的 1/3，可靠性更高

2.2 高精度原边反馈控制算法

该方案采用特有的原边反馈控制算法，通过检测原边电流和辅助绕组电压，精确计算副边输出电压和电流，实现了与副边反馈相当的控制精度。

在恒流控制方面，芯片通过 FB 电压获取副边电流退磁占比，通过 CS 电压的中心点采样获取退磁时间内的电流平均值，通过固定两者的乘积实现恒流控制。该算法在 CCM 和 DCM 模式下均能保持 ±2% 的恒流精度，解决了传统原边方案仅能在 DCM 模式下工作的局限性。

2.3 多模式工作与能效优化

系统会根据负载情况自动切换三种工作模式，实现全负载范围内的能效优化：

重载 (50%-100% 负载)：工作在峰值电流控制的定频模式 (100kHz)，保证输出纹波最小

中载 (10%-50% 负载)：切换到变频模式，工作频率随负载降低从 100kHz 线性下降至 24kHz

轻载 / 空载 (<10% 负载)：工作在最低频率 (125Hz)，最大限度降低待机功耗

这种多模式控制方式使得系统待机功耗可低至 75mW 以下，轻松满足全球最严格的能效标准。

2.4 完善的内置保护机制

该芯片集成了 11 种全面的保护功能，无需额外外围电路：

输入欠压保护

FB 反馈电阻开短路保护

CS 开短路保护

输出短路保护

输出过压保护

电感过电流保护

最大导通时间保护

VCC 过压 / 欠压保护

过温保护 (OTP)

所有保护均采用打嗝模式，故障解除后自动恢复，有效提高了系统的可靠性和安全性。

三、与主流方案的量化对比

为了客观评估该方案的性能优势，我们将其与两种传统主流方案以及三款同类型国产原边控制芯片进行了全面对比。

3.1 与传统方案的对比

对比项	集成 SiC 原边方案	传统硅管原边方案 (OB2538)	副边反馈方案 (UC3842 + 光耦)
功率管	内置 750V SiC	外置 600V 硅 MOS	外置 600V 硅 MOS
光耦 / TL431	不需要	不需要	需要
外围元件数	14 个	17 个	24 个
BOM 总成本 (24W)	约 3.2 元	约 4.1 元	约 5.5 元
PCB 面积 (24W)	25mm×30mm	25mm×35mm	30mm×40mm
恒压精度	±1%	±3%	±1%
恒流精度	±2%	±5%	±2%
满载效率 (230VAC)	91.2%	86.5%	87.3%
待机功耗 (230VAC)	62mW	148mW	195mW
工作模式	CCM+DCM	DCM only	CCM+DCM
保护功能	全内置 (11 种)	6 种	需额外增加
EMI 特性	优异 (内置 ±3% 抖频)	一般	一般
音频特性	优异	差	一般

从对比数据可以看出，该集成 SiC 原边方案在保持原边反馈方案低成本、少元件优势的同时，实现了与副边反馈方案相当的控制精度，并且在效率、待机功耗、EMI 和音频特性方面全面超越了传统方案。

3.2 与同类型国产竞品的对比

对比项	集成 SiC 原边方案	昂宝 OB2538	矽力杰 SY5010	芯朋微 PN8366
功率管	内置 750V SiC	内置 600V 硅 MOS	内置 600V 硅 MOS	内置 600V 硅 MOS
最大输出功率	36W	24W	30W	30W
工作模式	CCM+DCM	DCM only	DCM only	DCM only
恒流精度	±2%	±5%	±4%	±4%
待机功耗	<75mW	<150mW	<120mW	<130mW
FB 开短路保护	有	无	无	部分支持
CS 开短路保护	有	无	无	无
音频特性	优异	差	一般	一般

对比结果显示，该方案是目前市场上唯一集成 750V SiC 功率管且支持 CCM 模式的原边控制芯片，在输出功率、控制精度和保护功能方面具有明显优势。

四、实测性能验证

基于 LP3798EXM-ESM 型号，我们设计了一款 24W 12V/2A 的电源样机，并进行了全面的性能测试，实测结果如下：

效率测试：在 230VAC 输入条件下，满载效率达到 91.2%，平均效率 (25%-100% 负载) 达到 90.5%

待机功耗：230VAC 输入下，空载待机功耗为 62mW

输出纹波：12V/2A 满载时，输出纹波峰峰值为 48mV

温升测试：环境温度 25℃，满载运行 30 分钟后，芯片表面温度为 78℃

EMI 测试：传导干扰满足 EN55032 Class B 标准，余量大于 6dB

五、不同型号选型指南

该系列提供了四种不同型号，覆盖 12W 到 36W 的功率范围，所有型号均采用 EHSOP8L 封装，引脚完全兼容，工程师可根据实际需求灵活选择：

型号	全电压范围 (90-265VAC) 输出	单电压范围 (176-265VAC) 输出	SiC 管导通电阻	连续电流	适用场景
ELM	12V/1.0A(12W)	12V/1.5A(18W)	5.0Ω	1.5A	低功率充电器、小家电电源
EAM	12V/1.5A(18W)	12V/2.0A(24W)	1.5Ω	2.4A	标准适配器、机顶盒电源
EBM	12V/2.0A(24W)	12V/3.0A(36W)	1.2Ω	3.5A	大体积外壳、工业控制电源
ESM	12V/2.0A(24W)	12V/3.0A(36W)	1.0Ω	4.0A	小体积外壳、快充适配器

六、PCB 设计关键注意事项

为了充分发挥该芯片的性能，在 PCB 设计时需要注意以下几点：

VCC 旁路电容：必须紧靠芯片 VCC 和 GND 引脚，使用 100nF X7R 陶瓷电容，可并联 10uF 电解电容提高稳定性

FB 引脚布线：分压电阻必须靠近 FB 引脚，布线长度不超过 5mm，且不能与功率线平行或交叉

CS 采样电路：采样电阻选用低温漂金属膜电阻，阻值精度 ±1%，布线应尽可能短且独立

地线处理：功率地和信号地分开布线，单点连接到母线电容的地端

功率环路：尽量减小原边功率环路 (母线电容 - 变压器 - 芯片 D 脚 - GND) 和副边功率环路 (变压器 - 续流二极管 - 输出电容) 的面积

散热设计：芯片的 D 引脚和 GND 引脚是主要散热路径，建议在 PCB 背面增加 10mm×10mm 的散热焊盘，并打 8 个以上过孔连接到正面

七、设计避坑指南

基于 3 轮样机测试，总结了该方案设计中最常见的问题及解决方法：

恒流精度偏差过大：通常由 FB 布线过长或变压器参数误差导致，应缩短 FB 布线长度，严格控制变压器匝数比和电感量公差在 ±5% 以内

轻载啸叫：多由变压器气隙过大或磁芯材质不当导致，建议使用 PC40 以上材质的磁芯，气隙控制在 0.2mm 以内

满载过温保护：主要是散热设计不足导致，应增大散热焊盘面积，优化功率环路布线，降低寄生电阻

EMI 超标：可通过调整变压器屏蔽结构、增加 X 电容和共模电感、优化抖频参数等方式改善

八、常见问题解答 (FAQ)

Q: 该芯片支持哪些输出电压？

A: 支持 5V-24V 范围内的任意输出电压，只需调整变压器匝数比和 FB 分压电阻即可。

Q: 最大输出功率是多少？

A: 全电压范围 (90-265VAC) 最大 36W，单电压范围 (176-265VAC) 最大 36W。

Q: 是否有过认证的参考设计？

A: 官方提供过 CE、FCC 和 CCC 认证的完整参考设计，包括原理图、PCB 文件和变压器参数。

Q: 供货情况如何？

A: 该芯片为国产自研产品，目前产能充足，交期稳定在 4-6 周。

九、总结

这款集成 750V SiC 功率管的原边控制恒压恒流控制器，通过创新的技术架构，有效解决了传统小功率电源设计中成本、效率和可靠性之间的矛盾。

与传统方案相比，该方案可将 BOM 成本降低约 22%-42%，PCB 面积减小约 30%，同时实现了 91.2% 的满载效率和 62mW 的待机功耗。完善的内置保护功能和优异的 EMI、音频特性，使其特别适用于对成本、体积和可靠性有较高要求的 12-36W 电源应用。

作为国产半导体技术的创新成果，该方案不仅为电源设计工程师提供了新的选择，也为小功率电源领域的国产替代提供了有力支撑。

资源获取：需要这款芯片的完整 datasheet、24W 12V/2A 参考设计原理图、PCB 文件和变压器参数的朋友，可以私信留言，我会一一发送。

审核编辑 黄宇