#電源 #閘極驅動器GateDriver #MOSFET #同步降壓轉換器 #功率因數校正PFC
【提高系統效率不只一種方法……】
想利用更少的輸入電源獲得更多的電源輸出，達到更高的系統效率？可從更好的閘極驅動器、控制器和嶄新的寬能隙技術著手。高電流閘極驅動器能將開關損耗降至最低，提升總體系統效率；開關損耗通常發生在 FET 做切換或開關時，為開啟 FET，閘極電容的充電量必須超過閾值電壓。閘極驅動器的驅動電流有助於閘極電容的充電。驅動電流能力越高，電容能更快充電或放電，控制大量電荷的拉電流和灌電流能使功率損耗和失真最小化。
傳導損耗是 FET 的另一種開關損耗，傳導損耗是由 FET 的內部電阻或導通電阻 (RDS(on)) 所決定，會使 FET 在電流傳導過程中耗散功率。換句話說，目標在於將那些需要高頻功率轉換的系統中的開關轉換時間週期作最小化。能夠將這種表現突顯出來的閘極驅動器規格結合了上升和下降的時間。若能進一步延遲匹配功能，更能有效加倍驅動電流；延遲匹配是兩個通道之間內部傳播延遲的匹配，乃透過平行輸出、或將雙通道閘極驅動器通道予以連接實現。
提高系統效率的結果之一是功率密度的提高。另一方面，高速閘極驅動器亦可降低 FET 本體二極體功耗達到相同效果；本體二極體由 p-n 接面形成並位於汲極和源極之間，限制其傳導時間將進而減少通過兩端所消耗的功率。當 MOSFET 處於傳導狀態時，本體二極體上的電壓降通常高於 MOSFET 兩端電壓；由於在相同電流位準下，P = I×V (功耗＝電流Ｘ電壓降)，經由 MOSFET 通道的傳導損耗明顯低於通過本體二極體的傳導損耗。更多資訊：www.ti.com/gatedrivers。
TIDesigns 展示：http://compotechasia.com/microsite/TI。
●高效 400 WAC / DC 電源參考設計：http://www.ti.com/tool/PMP11064…
●高效 410 WAC / DC 電源參考設計：http://www.ti.com/tool/PMP11064…
●隔離 GaN 驅動器參考設計：http://www.ti.com/tool/TIDA-00785
●電信用 1 kW 三軌道隔離 DC / DC 數位電源 (-8V @ 25A)：http://www.ti.com/tool/PMP4333
延伸閱讀：
《如何實現更高的系統效率》
http://compotechasia.com/a/ji___yong/2017/0601/35554.html
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#德州儀器TI #UCC27524A
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同步降壓轉換器 在 [開箱] thermaltake TOUGHPOWER GF3 1650W - 批踢踢實業坊 的八卦
狼窩2.0無廣告好讀版：
https://wolflsi.blogspot.com/2023/03/thermaltake-toughpower-gf3-1650w.html
狼窩1.0好讀版：
https://wolflsi.pixnet.net/blog/post/70418904
特色：
●80PLUS金牌認證轉換效率，節省電能消耗，降低廢熱產生
●全模組化設計，採用黑色帶狀及編織網包覆線材
●相容ATX 3.0，提供2個12VHPWR插座及2條黑色編織網包覆模組化線材，支援新款顯示卡
●處理器12V供電提供1個EPS 8P接頭及1個EPS 4+4P接頭，支援Intel/AMD處理器/主機板
平台
●採用主動功率因數修正、半橋諧振及同步整流12V功率級，搭配DC-DC轉換3.3V/5V/-12V
，使12V可用功率最大化，並改善各輸出電壓交叉調整率
●內部14公分風扇可切換Smart Zero Fan模式及正常模式，開啟Smart Zero Fan模式後於
低負載/低溫下風扇會停止運轉，能在散熱效能與靜音中取得平衡
●全日系電容，加強可靠度及耐用度，並提供十年產品保固
thermaltake TOUGHPOWER GF3 1650W輸出接頭數量：
ATX 24P：1個
EPS 8P：1個
EPS 4+4P：1個
12VHPWR：2個
PCIE 6+2P：9個
SATA：16個
大4P：8個
小4P：1個
▼外盒正面有thermaltake商標、TOUGHPOWER GF3產品名稱、80PLUS金牌認證、1650W輸出
功率、產品外觀圖、產品特色、10年保固
▼外盒背面有thermaltake商標、特色說明、轉換效率圖表、風扇噪音VS輸出百分比圖表
、漣波雜訊長條圖、電壓調整率長條圖、官方網址、接頭圖片/數量表、輸入/輸出規格表
、廠商資訊、交流電源線插頭種類、條碼、安規認證
▼外盒上側面有thermaltake商標。外盒下側面有多國語言產品特色簡介
▼外盒左/右側面有thermaltake商標、Smart Zero Fan模式開關示意圖、雙PCIe Gen 5.0
顯示卡12VHPWR接頭示意圖、80PLUS金牌認證、TOUGHPOWER GF3 1650W產品名稱
▼包裝內容，印上商標的黑色不織布套內裝電源本體、印上商標的黑色收納包內裝模組化
線路/交流電源線/塑膠束帶/固定螺絲、保固說明書及使用說明書
▼本體尺寸為150mmx86mmx180mm
▼本體兩側貼紙上面有thermaltake商標、TOUGHPOWER系列ATX 3.0 POWER SUPPLY字樣、
80PLUS金牌認證、TOUGHPOWER GF3 1650W產品名稱。靠近風扇處有長條橢圓孔通風口
▼直接在外殼上沖壓長條橢圓開孔風扇護網，中間有thermaltake商標銘牌
▼本體背面標籤有thermaltake商標、TOUGHPOWER系列ATX 3.0 POWER SUPPLY字樣、產品
名稱、輸入電壓/電流/頻率、各組最大輸出電流/功率、總輸出功率、型號、安規認證、
10年保固圖示、80PLUS金牌認證、條碼、警告訊息、廠商資訊、產地
▼本體出風口處配置Smart Zero Fan切換開關、C20交流輸入插座、電源總開關。交流輸
入插座貼了一張注意事項標籤，提醒使用者於Smart Zero Fan ON模式下，低負載時風扇
停轉
▼模組化線組輸出插座有白色字體名稱標示，左下有thermaltake商標
▼從印上商標的黑色收納包內取出所有模組化線路、固定螺絲、塑膠束帶、3x2.0mm2
15A C19交流電源線
▼1條主機板電源黑色帶狀模組化線路，提供1個ATX 24P接頭，16AWG/22AWG線路長度60公
分
▼2條處理器電源黑色帶狀模組化線路，提供1個EPS 8P及1個EPS 4+4P接頭，16AWG線路長
度75公分
▼2條12VHPWR黑色編織網包覆模組化線路，16AWG線路長度61公分，兩端接頭標示600W功
率
▼6條顯示卡電源黑色帶狀模組化線路，提供9個PCIE 6+2P接頭，其中3條為單接頭，
16AWG線路長度60公分；另外3條為雙接頭，至第一個接頭16AWG線路長度60公分，接頭間
18AWG線路長度15公分
▼4條SATA黑色帶狀模組化線路，提供16個直角SATA接頭，至第一個接頭18AWG線路長度
60.5公分，接頭間18AWG線路長度15公分
▼2條大4P黑色帶狀模組化線路，提供8個省力易拔大4P接頭，至第一個接頭18AWG線路長
度60公分，接頭間18AWG線路長度15公分
▼1條大4P轉小4P黑色帶狀轉接線，22AWG線路長度15.5公分
▼將所有模組化線路插上的樣子
▼連接2條12VHPWR模組化線路示意圖
▼thermaltake TOUGHPOWER GF3 1650W內部結構及使用元件說明簡表
▼thermaltake TOUGHPOWER GF3 1650W為SIRFA代工，採用一次側主動功率因數修正及半
橋諧振，二次側12V同步整流，並經由DC-DC轉換3.3V/5V/-12V
▼採用Hong Sheng A1425S12S-2(TT-1425) 14公分12V/0.7A風扇，並設置氣流導風片
▼灰色扇葉軸心處有thermaltake商標貼紙
▼主電路板背面焊點做工良好，大電流路徑有敷錫
▼主電路板背面的透明絕緣隔板於二次側同步整流MOSFET位置開孔並貼上導熱墊片(紅色
箭頭)，將熱量傳導至外層的銀色輔助散熱用鋁板
▼交流輸入插座及總開關後方小電路板的背面沒有覆蓋隔板，風扇模式開關線路有包覆套
管，風扇模式開關焊點未包覆套管
▼小電路板另一面有2個Y電容(CY1/CY2)及1個X電容(CX1)
▼主電路板EMI濾波電路有2個共模電感(CM1/CM2)、1個X電容(CX2)及2個Y電容(CY3/CY4)
。臥式安裝保險絲有包覆套管，突波吸收器未包覆套管
▼主電路板EMI濾波電路背面有X電容放電IC(虹冠電子CMD02X)
▼2顆並聯的GBJ5006橋式整流器固定在散熱片的兩個面上
▼APFC電感採用封閉式磁芯
▼NTC熱敏電阻用來抑制輸入湧浪電流，在電源啟動後會使用繼電器將其短路，去除NTC所
造成的功耗損失
▼APFC功率元件採用2顆Infineon IPW60R060P7 TO-247封裝MOSFET
▼APFC二極體採用2顆CREE/Wolfspeed C3D08060A
▼APFC電路旁子卡上的Infineon ICE3PCS01G負責APFC電路控制
▼APFC電容採用2顆Rubycon 400V 820μF MXK系列105℃電解電容並聯組成，總容值為
1640μF
▼主電路板正面的輔助電源電路一次側整合IC為Excelliance MOS杰力科技EM8569D
▼左邊的輔助電源電路變壓器包覆黑色聚酯薄膜膠帶
▼一次側功率元件採用2顆Infineon IPW60R060P7 TO-247封裝MOSFET
▼主變壓器旁有2顆諧振電容、偵測一次側電流的比流器及包覆黑色聚酯薄膜膠帶的隔離
驅動變壓器
▼主變壓器的一次側繞組(上)與二次側繞組(下)之間刻意留下空間，並在磁芯中柱留下氣
隙，使其產生的漏感可成為串聯諧振電感，這種也被稱為諧振變壓器
▼主變壓器二次側板狀繞組與連接主電路板的金屬條焊接在一起
▼主電路板背面有10顆TOSHIBA TPHR8504PL MOSFET組成二次側12V同步整流電路
▼二次側旁子卡背面的虹冠電子CM6901X負責12V功率級一次側諧振及二次側同步整流控制
▼2片二次側散熱用金屬板之間有12V輸出的Nichicon固態電容、Rubycon電解電容及臥式
安裝的電感
▼二次側區域主電路板背面的12V輸出電流偵測分流器
▼3.3V/5V DC-DC子卡正面有3.3V/5V DC-DC用環形電感及4顆Nichicon固態電容
▼3.3V/5V DC-DC子卡背面有3.3V/5V DC-DC控制用Anpec APW7159C雙通道同步降壓PWM控
制器，其下方有8顆3.3V/5V DC-DC用Infineon BSC0906NS MOSFET
▼二次側區域主電路板背面的3.3V/5V輸出電流偵測分流器
▼位於2片子卡之間的-12V DC-DC用環形電感外面包上黑色纖維布膠帶
▼主電路板背面的Anpec A5268為-12V DC-DC電源IC
▼APFC電路旁子卡正面的Weltrend WT7527RA電源管理IC，負責監控輸出電壓/電流、接受
PS-ON信號控制、產生Power Good信號
▼3.3V/5V DC-DC子卡下方有STC15W408AS微控制器
▼模組化插座板背面電路大面積敷錫加強載流能力，未設置絕緣隔板
▼模組化插座板正面的插座之間設置22顆Nichicon固態電容及1顆Nippon Chemi-con固態
電容，加強輸出濾波/退耦效果
接下來就是上機測試
測試文閱讀方式請參照此篇：電源測試文閱讀小指南
https://wolflsi.pixnet.net/blog/post/67908465
▼110V輸入時thermaltake TOUGHPOWER GF3 1650W的空載功耗13.67W
▼110V輸入時thermaltake TOUGHPOWER GF3 1650W於20%/50%/100%下效率分別為
92.56%/92.49%/89.52%，符合80PLUS金牌認證要求20%輸出87%效率、50%輸出90%效率、
100%輸出87%效率
▼110V輸入時thermaltake TOUGHPOWER GF3 1650W於10%/20%/50%/100%的交流輸入波形(
黃色-電壓，紅色-電流，綠色-功率)。50%輸出下功率因數為0.9988，符合80PLUS金牌認
證要求50%輸出下功率因數需大於0.9的要求
▼220V輸入時thermaltake TOUGHPOWER GF3 1650W的空載功耗9.09W
▼220V輸入時thermaltake TOUGHPOWER GF3 1650W於20%/50%/100%下效率分別為
93.66%/93.98%/91.98%
▼220V輸入時thermaltake TOUGHPOWER GF3 1650W於10%/20%/50%/100%的交流輸入波形(
黃色-電壓，紅色-電流，綠色-功率)
▼thermaltake TOUGHPOWER GF3 1650W於110V輸入(藍線)及220V輸入(紅線)的轉換效率折
線圖
▼110V輸入的綜合輸出負載測試，輸出37%時3.3V/5V電流達15A以後就不再往上加，
3.3V/5V/12V電壓記錄如下表
▼110V輸入下綜合輸出5%至101%之間3.3V輸出電壓最高與最低點差異為61.7mV
▼110V輸入下綜合輸出5%至101%之間5V輸出電壓最高與最低點差異為57.9mV
▼110V輸入下綜合輸出5%至101%之間12V輸出電壓最高與最低點差異為125mV
▼110V輸入的偏載測試，這時12V維持空載，分別測試3.3V滿載(CL1)、5V滿載(CL2)、
3.3V/5V滿載(CL3)的3.3V/5V/12V電壓變化，並無出現超出±5%範圍情形(3.3V：
3.135V-3.465V，5V：4.75V-5.25V，12V：11.4V-12.6V)
▼110V輸入的純12V輸出負載測試，這時3.3V/5V維持空載，3.3V/5V/12V電壓記錄如下表
▼110V輸入下純12V輸出4%至101%之間3.3V輸出電壓最高與最低點差異為44mV
▼110V輸入下純12V輸出4%至101%之間5V輸出電壓最高與最低點差異為43.2mV
▼110V輸入下純12V輸出4%至101%之間12V輸出電壓最高與最低點差異為134mV
▼110V輸入下12V低輸出轉換效率測試，輸出12V/1A效率46.1%，輸出12V/2A效率61.2%，
輸出12V/3A效率67.5%，輸出12V/4A效率76.9%
▼110V輸入時電源PS-ON信號啟動後直接3.3V/15A、5V/15A、12V/130A滿載輸出下各電壓
上升時間圖，從12V開始上升處當成起點(0.000s)時，12V上升時間為22ms，5V上升時間為
4ms，3.3V上升時間為4ms
▼110V輸入時3.3V/15A、5V/15A、12V/130A滿載輸出下斷電的Hold-up time時序圖，從交
流中斷處當成起點(0.000s)時，12V於10ms開始下降，於13ms降至11.41V(圖片中資料點標
籤)
以下波形圖，CH1黃色波形為動態負載電流變化波形，CH2藍色波形為12V電壓波形，CH3紫
色波形為5V電壓波形，CH4綠色波形為3.3V電壓波形
▼110V輸入下輸出無負載時無明顯漣波。輸出12V/2A時12V出現小振幅漣波
▼110V輸入下輸出12V/3A時12V漣波間歇出現。輸出12V/4A以上漣波波形固定，只改變振
幅
▼110V輸入時於3.3V/15A、5V/15A、12V/130A(綜合全負載)輸出下，12V/5V/3.3V各路低
頻漣波分別為14.8mV/16.8mV/17.6mV，高頻漣波分別為10.8mV/9.6mV/14.4mV
▼110V輸入時於12V/140A(純12V全負載)輸出下，12V/5V/3.3V各路低頻漣波分別為
13.6mV/10.4mV/18.4mV，高頻漣波分別為10mV/6mV/12mV
▼110V輸入下12V啟動動態負載，變動範圍5A至25A，維持時間500微秒，最大變動幅度為
242mV，同時造成5V產生46mV、3.3V產生42mV的變動
▼110V輸入下12V啟動動態負載，變動範圍25A至50A，維持時間500微秒，最大變動幅度為
308mV，同時造成5V產生54mV、3.3V產生48mV的變動
▼110V輸入下12V啟動動態負載，變動範圍50A至107A，維持時間500微秒，最大變動幅度
為624mV，同時造成5V產生92mV、3.3V產生88mV的變動
▼110V輸入下12V啟動動態負載，變動範圍10A至107A，維持時間500微秒，最大變動幅度
為1.27V，同時造成5V產生166mV、3.3V產生150mV的變動
▼110V輸入下12V啟動動態負載，變動範圍20A至131A，維持時間500微秒，最大變動幅度
為1.35V，同時造成5V產生182mV、3.3V產生170mV的變動
▼110V輸入時電源供應器滿載輸出下內部的紅外線熱影像圖(附註：安裝位置環境溫度會
影響測試結果)
▼110V輸入時電源供應器滿載輸出下共模電感/橋式整流/APFC電感/APFC功率元件(上圖)
及二次側繞組/12V電感/DC-DC MOSFET(下圖)的紅外線熱影像圖(附註：安裝位置環境溫度
會影響測試結果)
▼110V輸入時單條EPS 4+4P連續輸出28A(336W)10分鐘後的電源端模組化接頭紅外線熱影
像圖(附註：安裝位置環境溫度會影響測試結果)
▼110V輸入時單條PCIE 6+2P連續輸出21A(252W)10分鐘後的電源端模組化接頭紅外線熱影
像圖(附註：安裝位置環境溫度會影響測試結果)
▼用隨附的12VHPWR模組化線材去接MSI GEFORCE RTX 4090 GAMING X TRIO進行測試
▼執行FURMARK 30分鐘後，電源端12VHPWR插頭的紅外線熱影像圖(附註：安裝位置環境溫
度會影響測試結果)
▼執行FURMARK 30分鐘後，顯示卡端12VHPWR插頭的紅外線熱影像圖(附註：安裝位置環境
溫度會影響測試結果)
本體及內部結構心得小結：
○採用全模組化設計，除12VHPWR採用黑色編織網包覆線材外，其他均採用黑色帶狀線材
。提供1個ATX 204P、1個EPS 8P、1個EPS 4+4P、2個600W 12VHPWR、9個PCIE 6+2P、16個
直角SATA、8個省力易拔大4P，提供1條小4P接頭轉接線
○電源端2個12VHPWR插座的S4/S3接至COM，為600W定義，S2經100kΩ電阻接至+3.3V，S1
經4.7kΩ電阻接至+3.3V
○風扇護網直接沖壓在外殼上，兩側外殼有長條狀通風孔，具備Smart Zero Fan功能，開
啟後於低負載/低溫下風扇停止運轉，待負載/溫度提高後才會啟動並採溫控運轉。關閉後
風扇採常時溫控運轉
○交流輸入插座及總開關後方小電路板上面有2個Y電容、1個X電容，背面沒有覆蓋隔板。
磁芯/模式開關線路/主電路板保險絲有包覆套管，模式開關焊點/突波吸收器沒有包覆套
管
○電路板背面二次側區域有導熱墊片接觸額外設置的散熱鋁板，焊點整體做工良好，大電
流線路有敷錫處理
○採用一次側主動功率因數修正及半橋諧振、二次側同步整流輸出12V，搭配DC-DC轉換
3.3V/5V/-12V
○APFC/一次側/3.3V&5V DC-DC MOSFET採用Infineon，APFC二極體採用CREE/Wolfspeed，
二次側12V同步整流MOSFET採用TOSHIBA，-12V DC-DC採用Anpec。APFC/一次側MOSFET採用
TO-247封裝
○APFC電容使用Rubycon，其他固態/電解電容使用Nippon Chemi-con/Nichicon/Rubycon
○二次側電源管理IC可偵測輸出電壓/電流是否在正常範圍，並加裝微控制器
各項測試結果簡單總結：
○110V輸入時thermaltake TOUGHPOWER GF3 1650W於20%/50%/100%下效率分別為
92.56%/92.49%/89.52%，符合80PLUS金牌認證要求20%輸出87%效率、50%輸出90%效率、
100%輸出87%效率
○110V輸入時thermaltake TOUGHPOWER GF3 1650W的功率因數修正，滿足80PLUS金牌認證
要求輸出50%下功率因數需大於0.9
○220V輸入下，thermaltake TOUGHPOWER GF3 1650W於20%/50%/100%下效率分別為
93.66%/93.98%/91.98%
○110V輸入的偏載測試，12V維持空載，測試3.3V滿載、5V滿載、3.3V/5V滿載的
3.3V/5V/12V電壓變化，均未超出±5%範圍
○110V輸入下電源啟動至綜合全負載輸出狀態，12V上升時間22ms，5V上升時間4ms，3.3V
上升時間4ms
○110V輸入下綜合全負載輸出狀態切斷AC輸入模擬電力中斷，12V於10ms開始下降，於
13ms降至11.41V
○110V輸入下輸出無負載時無明顯漣波；輸出12V/2A時12V出現小振幅漣波；輸出12V/3A
時12V漣波間歇出現；輸出12V/4A以上漣波波形固定，只改變振幅。於綜合全負載輸出下
12V/5V/3.3V各路低頻漣波分別為14.8mV/16.8mV/17.6mV；於純12V全負載輸出下
12V/5V/3.3V各路低頻漣波分別為13.6mV/10.4mV/18.4mV
○110V輸入下12V動態負載測試，變動範圍5A至25A，維持時間500微秒，最大變動幅度為
242mV
○110V輸入下12V動態負載測試，變動範圍25A至50A，維持時間500微秒，最大變動幅度為
308mV
○110V輸入下12V動態負載測試，變動範圍50A至107A，維持時間500微秒，最大變動幅度
為624mV
○110V輸入下12V動態負載測試，變動範圍10A至107A，維持時間500微秒，最大變動幅度
為1.27V
○110V輸入下12V動態負載測試，變動範圍20A至131A，維持時間500微秒，最大變動幅度
為1.35V
○110V輸入時熱機下3.3V過電流截止點在33A(132%)，5V過電流截止點在33A(132%)
報告完畢，謝謝收看
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