华为4850S1番外篇

       前言：18年的时候我写过一篇4850S1的猜想，今天又有个老哥研究了一把，感觉很有趣，特地来转发一下4850S1的番外篇。（这个番外篇的作者是星星充电的研发人员，知乎ID：翻车鲀，感兴趣的可以关注一下）。

以前的文章链接是：效率98%的华为4850S1学习

@没有飞过的天空

写过一篇关于华为98%效率通信电源产品4850S的文章：

https://zhuanlan.zhihu.com/p/51342018zhuanlan.zhihu.com

内容有趣，深受启发；

虽然我不做通信电源，但还是淘 宝了一个华为4850S，希望从拓扑层面进行细致的拆解和分析，吸取经验激发灵感。由于时间精力有限，分析不免有缺漏之处，还请指出。

本次拆解和分析非独立完成，感谢同事宋工的大力帮助，祝一切顺利~

外观及参数

尺寸约 27*10*4 cm3

满功率3kW，功率密度约2.8kW/L

输出额定电压53.5V，电压范围42V-56V（待确认）



整体拓扑&硬件结构

整体硬件结构如下，由网侧EMC电路、两相交错并联图腾柱PFC、三相串联谐振DC-DC、直流侧滤波电路组成：

正面：

背面：

整体电路拓扑：

网侧EMC电路

采用两级“共模电感+X电容+Y电容”滤波，结构非常紧凑。在共模电感侧面有屏蔽片，两点接机壳。该屏蔽片可以减少磁件间的耦合，并减少对非功率部分的干扰

外观：

电路：

两相交错并联图腾柱PFC

AC-DC采用了交错并联，并通过磁集成技术将两相Boost电感集成，减小磁芯体积和损耗。由于Boost电感感量较大，猜测是工作在较为传统的软开关TCM模式，工作频率应该不高。

元器件参数如下：

正面：

背面：

拓扑：

比较值得一提的是磁集成Boost电感，采用了中柱5段式气隙，边柱无气隙的结构；该结构的线圈磁通几乎没有耦合，边柱磁损较小^[1]；采用分段气隙可以有效减少边缘磁通在绕组上引起的涡流损耗。

Boost电感参数如下：

外观：

5段分布式气隙：

结构：

磁通路径

三相串联谐振DC-DC（SRC）

与之前猜测的不同，4850S的DC-DC级采用的是三相SRC而非三相LLC拓扑，励磁电感高达1.06mH。猜测是由于SRC变压器中柱气隙很小或没有，对绕组损耗有利，且通信电源输出电压变化范围较窄，无需Boost模式工作。

三相SRC/LLC可以大幅降低输出侧的纹波幅值，提高纹波频率至6倍开关频率，从而减小滤波器的体积^[2]。

谐振频率较低，仅有47kHz，实际工作频率推测约仅有50kHz。猜测是为了达到98%的峰值效率指标导致SRC开关频率如此之低。

根据谐振元件参数画出了增益图，可以看出该参数对应的增益基本小于1，特性更像SRC而非LLC：

元器件参数如下：

正面：

背面：

拓扑:

三相变压器（非耦合）集成在一个磁芯中，三个中柱各有0.5mm的气隙，边柱没有气隙。磁通解耦的原理与Boost电感相同，边柱磁阻大中柱磁阻小。绕组为三明治绕法，6匝副边铜箔绕在四层原边绕组之间。

三相谐振电感（非耦合）集成在三块拼起来的磁芯中，三个中柱各有2.3mm的气隙，边柱没有气隙。磁通解耦原理同上。

三相谐振电容采用瓷片电容，立插在主PCB板上以减小占地面积。

直流输出滤波

该部分可说的不是很多，比较有意思的一点是差模滤波没有采用薄膜电容，而是采用铝电解+瓷片的组合。推测可能是因为三相SRC的输出纹波幅值本身就非常小，因此不需要采用薄膜电容，少量瓷片电容的容值的滤波效果就可以满足要求。

外观：

电路：

散热

4850S的散热非常有趣：所有开关管贴在PCB板底部，通过散热垫和外壳进行自然散热；风扇主要为磁件散热，而非开关管；

外壳结构为简单的直通式，可以通过挤压+修饰完成，大幅降低结构成本。

散热方式：



总结和评价

本次拆解分析非常有趣，可以通过分析推测出华为该产品设计团队的一些想法；

虽然能力有限，但还是给出我个人的一些评价，如果谬误还请指正和包含：

1.硬件和结构设计优秀，散热、磁集成、布局都非常亮眼

2.拓扑结构和控制没有明显的革新，采用较为传统的“图腾柱PFC+CCM控制”和 “三相SRC+调频or移相”控制。（由于没有直接上电测量开关信号，控制方式仅通过拓扑和硬件参数推测，不排除有一定偏差）

3.该产品主要目的是宣传和炫技，目标是98%峰值效率，否则SRC频率设计太低不太合理

由于该产品推出时间较久，方案已经是几年前的了，相信华为当前预研方案应该会更为优秀，值得期待~

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参考

1.^1 https://ieeexplore.ieee.org/document/785595

2.^2 https://ieeexplore.ieee.org/document/5316510/