芯茂微詳解1000W碳化硅ATX電源方案

前言

在充電頭網舉辦的 2026（春季）亞洲充電大會上，芯茂微系統應用中心總監劉寬帶來了《芯茂微1000W全模組 80Plus金牌 碳化硅ATX電源解決方案》主題分享。

演講圍繞一套 1000W 級 ATX 電源平臺展開，重點介紹了該方案在效率、拓撲、動態響應、保護設計以及制造工藝等方面的實現思路，展現出碳化硅器件在高功率 PC 電源領域的進一步落地趨勢。

這是一套面向高性能 PC 電源市場的全模組、全 DC-DC 輸出平臺，支持 90-264Vac 寬范圍輸入，目標直指 80 Plus 金牌標準。

實測總輸出功率達到 1003.7W，在 115Vac 和 230Vac 條件下都取得了較為突出的效率表現，同時在紋波、穩壓精度和保持時間等關鍵指標上也達到較高水準。

這邊也將該產品的整體方案附上，讓大家有個更好的參考。

效率表現接近更高等級平臺

這套 1000W ATX 電源在 115Vac 輸入下，20%、50%、100% 負載效率分別達到 90.73%、91.46%、88.5%；

在 230Vac 輸入下，則分別達到 92.15%、93.24%、91.34%。其中 230Vac、50% 負載下 93.24% 的效率，實際效率已經非常接近鉑金水準。

除了滿載與中載效率，這套方案在輕載與待機場景下也進行了專門優化。其 20W 輕載效率達到 69.08% 和 70.31%，5VSB 單獨工作效率也明顯高于標準門檻。對于 PC 電源來說，這關系到整機長期待機能耗和實際使用體驗的重要指標。

前級PFC強調碳化硅器件與專用驅動協同

在前級架構上，這套方案采用 CCM 模式 PFC，并配合 SiC 專用驅動。

PFC 部分采用 LP6655 控制器，外加 LP7012A 碳化硅專用驅動芯片，構成前級高功率升壓單元。之所以選用 CCM 模式，核心原因在于連續導通模式下電感電流更平滑、峰值更低、電流紋波也更小，更適合千瓦級電源平臺。

相比“使用 SiC MOS”這種表面層面的升級，碳化硅 MOS 在不同柵壓下導通電阻差異非常明顯，一旦系統異常導致驅動電壓下降，器件導通損耗會迅速上升，在大電流工作狀態下甚至可能在極短時間內損壞。也正因為如此，SiC 在高功率 PFC 中不能只換功率管，還必須配套具備針對性保護能力的專用驅動。

LP7012 的價值就在這里。這顆芯片具備 Dsat 退飽和保護、Miller 鉗位、過流保護、故障反饋以及延時重啟等功能，重點就是解決碳化硅器件在欠驅動、誤導通和異常關斷等場景下的安全問題。

比如當輸出短路導致 Vcc 下跌時，SiC 管的驅動電壓也會跟著下降，Vds 壓降隨之升高；當這一壓降達到 LP7012 的 Dsat 閾值后，驅動器便會啟動保護，避免器件進入危險工況。

電流模式LLC兼顧效率、動態與異常保護

在后級部分，這套方案采用電流模式 LLC，主控芯片為 LP9961系列，并搭配同步整流方案。與傳統 LLC 更強調穩態效率不同，LP9961 通過對諧振槽電流、電壓進行實時檢測，實現每周期能量上下沿受控，因此在負載變化較大的場景下有更好的響應能力。

從實測表現來看，這套方案在 25%~100% 動態負載下輸出波動僅為 0.42Vp-p，在 0%~100% 動態下為 0.75Vp-p，在 25%~150% 的高強度過載動態下也僅為 0.7Vp-p。

對于 ATX 電源來說，這種動態響應能力尤其重要。如今高性能顯卡、處理器瞬態負載變化越來越劇烈，電源平臺不僅要有足夠的額定功率，更要有快速、穩定的動態跟隨能力。

傳統 LLC 在啟動、負載突增、短路等極端狀態下，如果開關頻率跑到諧振頻率以下，就可能進入容性區，導致橋臂 MOS 工作在 ZCS 狀態，引發體二極管反向恢復、大瞬時直通電流以及更差的 EMI 表現，嚴重時甚至會造成橋臂損壞。LP9961 則通過檢測諧振槽電流極性，對開關時刻進行調整，從而盡量規避系統進入危險的 ZCS 區域。

這項能力的意義并不只是多一個保護點，而是直接提升了高功率 LLC 平臺在啟動、短路和異常負載切換時的容錯能力，也讓整機設計在器件選型和可靠性控制上擁有更大的余量。

同步整流、待機優化與可編程能力補齊平臺細節

同步整流部分，這套方案采用 LP3525D。該系列覆蓋不同耐壓與壓降規格，適用于低壓大電流和高壓輸出等多類場景。

其輕載時會降低驅動電壓，以減少柵極充放電帶來的損耗；滿載時則提升驅動電壓，以降低 MOS 導通阻抗，進一步提升大負載效率。

待機功耗方面，方案還引入 LP8102 這顆 X 電容放電 + 高壓啟動芯片。其在不同輸入電壓下的待機功耗可控制在 33mW 到 46mW 區間，相較傳統 X 電容放電/啟動電阻方案，在高壓輸入下優勢更為明顯。

另外一個值得關注的點，是 LP9961 的 OTP 可編程能力。該芯片支持對啟動、電壓采樣、保護閾值、恢復時序、死區時間、最大最小頻率、輕載模式閾值等多個參數進行燒錄配置，并可通過脫機編程器進行調試和量產前校驗。

對電源廠商來說，這種可編程能力意味著平臺調試效率更高，也更適合系列化產品開發。

制造工藝同樣是方案亮點

除了電氣性能，這套方案在制造層面也做了針對性優化。整套電源平臺采用貼片全在正面的設計，背面沒有貼片器件，工藝更簡化，也更利于提高制造直通率。對于 1000W 級 ATX 電源這類既看重性能、又看重成本和量產效率的產品來說，制造友好性本身就是方案競爭力的一部分。

從整體思路看，這套方案并不是單純依賴某一顆芯片拉高參數，而是通過前級 SiC PFC、后級電流模式 LLC、同步整流、待機功耗優化以及單面貼裝工藝協同配合，去平衡效率、EMI、保護、安全性和量產可行性。這也是它最值得行業關注的地方。

充電頭網總結

芯茂微此次分享的這套 1000W 碳化硅金牌 ATX 電源解決方案，展示的不只是高效率結果，更重要的是一整套圍繞高功率 PC 電源展開的系統級設計思路。無論是前級 SiC 專用驅動對異常工況的處理，還是后級電流模式 LLC 在動態響應、ZCS 規避和短路保護上的強化，都說明高端 ATX 電源當前更加看重系統能力。

當前高性能顯卡、AI PC 和高功率桌面平臺持續發展，未來電源市場對效率、瞬態響應、待機能耗、可靠性和制造可落地性的要求只會越來越高。芯茂微這套方案的價值，就在于為行業提供了一個較完整的高功率電源實現樣本，也讓外界看到碳化硅器件和可編程控制平臺在 ATX 電源領域更進一步的應用潛力。