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1600W雙路交錯新紀(jì)元:無橋圖騰柱TCM_PFC數(shù)字電源方案解析

發(fā)布時間:2025-04-07 來源:我愛方案網(wǎng) 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】數(shù)字電源是現(xiàn)代電子系統(tǒng)中降低功耗和管理日益增長的電源復(fù)雜性的重要技術(shù)之一。從智能手持設(shè)備到數(shù)據(jù)服務(wù)器和無線基站,數(shù)字電源的管理和控制提供了實(shí)時智能,使開發(fā)人員能夠構(gòu)建自動適應(yīng)環(huán)境并優(yōu)化效率的電力系統(tǒng)。


數(shù)字電源是現(xiàn)代電子系統(tǒng)中降低功耗和管理日益增長的電源復(fù)雜性的重要技術(shù)之一。從智能手持設(shè)備到數(shù)據(jù)服務(wù)器和無線基站,數(shù)字電源的管理和控制提供了實(shí)時智能,使開發(fā)人員能夠構(gòu)建自動適應(yīng)環(huán)境并優(yōu)化效率的電力系統(tǒng)。


在云計算和人工智能(AI)計算興起的背景下,服務(wù)器CPU/GPU所需功率在大幅增加,服務(wù)器電源的功率預(yù)算已經(jīng)從21世紀(jì)初的200W至300W范圍,增加到現(xiàn)在的800W至2000W,并且未來可能進(jìn)一步增加到3000W/5500W甚至8000W以上?。
應(yīng)服務(wù)器電源高效、高功率密度的要求,圖騰柱PFC相比傳統(tǒng)二極管整流boost PFC每次能量傳輸少經(jīng)過一個開關(guān)管、更為高效,因而在服務(wù)器電源、通信電源等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,圖騰柱PFC和傳統(tǒng)拓?fù)涞膶Ρ热鐖D2所示。 


1600W雙路交錯新紀(jì)元:無橋圖騰柱TCM_PFC數(shù)字電源方案解析

 

傳統(tǒng)拓?fù)渑c圖騰柱拓?fù)鋵Ρ?/p>


快包分析師推薦基于國產(chǎn)高性能MCU小華HC32F334開發(fā)的兩路交錯無橋圖騰柱TCM_PFC數(shù)字電源方案,可廣泛應(yīng)用于儲能、服務(wù)器電源等領(lǐng)域。


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實(shí)戰(zhàn)方案


小華HC32F334兩路交錯無橋圖騰柱TCM_PFC方案


1600W雙路交錯新紀(jì)元:無橋圖騰柱TCM_PFC數(shù)字電源方案解析


方案采用互感器檢測正、負(fù)向電流實(shí)現(xiàn)整流管OCP保護(hù)以及續(xù)流管負(fù)電流關(guān)斷,同時實(shí)現(xiàn)交錯控制。圖5為滿載電流交錯以及主管實(shí)現(xiàn)ZVS的情況。圖6為參考方案的THD、PF值以及效率曲線。參考方案的THD與PF值指標(biāo)滿足更加嚴(yán)格的M_CRPS標(biāo)準(zhǔn)。

1600W雙路交錯新紀(jì)元:無橋圖騰柱TCM_PFC數(shù)字電源方案解析

圖 5 Vin>Vout/2下的ZVS實(shí)現(xiàn)以及電感電流交錯波形


1600W雙路交錯新紀(jì)元:無橋圖騰柱TCM_PFC數(shù)字電源方案解析

圖 6 額定220V輸入下THD曲線(左軸)和PF值(右軸)以及不同輸入下的效率曲線


方案特色:

?  輸入電壓:AC 176-264V

?  輸出電壓:DC 420V

?  功率:1600W

?  峰值效率:98.5%

?  頻率范圍:22.2kHz-300kHz

?  PFC功率因素:峰值0.999

?  THDI:2.5%@220V


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小華HC32F334  3kW 兩相交錯全橋LLC方案(參考設(shè)計)

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方案簡介:

交錯式LLC電源拓?fù)淠艽蠓冉档蚅LC輸出電流紋波,可以減少輸出側(cè)濾波電容,從而減少系統(tǒng)體積;擴(kuò)大單相LLC變換器的輸出功率容量,相比直接并聯(lián),多相交錯后相間易于均流;輕負(fù)載時還可以以單相全橋模式工作。所以已經(jīng)廣泛應(yīng)用在中大功率工業(yè)領(lǐng)域。小華HC32F334專用數(shù)字電源控制器結(jié)合了交錯LLC的發(fā)波時序和保護(hù)需求,完全自主開發(fā)設(shè)計,支持12路130ps高精度HRPWM。


方案特色:

輸入電壓:DC 380-420V

輸出電壓:DC 48V

功率:3000W

峰值效率:97%

諧振頻率:132K

兩相均流度:>95%

輸出紋波:<1%


應(yīng)用場景:

AC/DC、DC/DC數(shù)字電源應(yīng)用,如通信與服務(wù)器電源、磚塊電源、微逆、充電樁DC/DC等。


意法半導(dǎo)體3 kW 全橋 LLC 諧振數(shù)字電源方案

1600W雙路交錯新紀(jì)元:無橋圖騰柱TCM_PFC數(shù)字電源方案解析

方案簡介:

一款數(shù)字控制的3 kW全橋LLC諧振DC-DC轉(zhuǎn)換器,具有輸出同步整流功能。該套件由電源板、數(shù)字控制板、適配器板和固件模塊組成。

LLC轉(zhuǎn)換器的全橋初級部分基于MDmesh DM2功率MOSFET,可實(shí)現(xiàn)高效率性能。PWM開關(guān)頻率通過數(shù)字控制來調(diào)節(jié)輸出電壓。該轉(zhuǎn)換器在接近諧振的頻率下工作,以最大限度地提高效率,并在整個工作范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān) (ZVS)。

數(shù)字控制板上的STM32F334微控制器嵌入了高分辨率定時器,可實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的調(diào)節(jié),并可通過 USART、CAN、SMBus 和光耦合串行通信來傳輸狀態(tài)信息。

方案特點(diǎn):


  • 額定功率:
    • 輸入直流電壓:375 V 至 425 V
    • 輸出電壓:48 V
    • 最大輸出電流:62.5 A
    • 輸出功率:3 kW
    • 峰值效率:95.3%
    • 高頻變壓器隔離電壓:4 kV
  • 諧振和開關(guān)頻率:
    • 最大DC-DC開關(guān)頻率:380 kHz(啟動時)
    • 閉環(huán)開關(guān)頻率:120kHz 至 250kHz
    • 諧振頻率:175 kHz
  • 保護(hù)機(jī)制:
    • 輸入和輸出端的欠壓和過壓保護(hù)
    • 過熱保護(hù)
    • 短路保護(hù)
    • 根據(jù)輸出功率和溫度調(diào)節(jié)空氣流速的強(qiáng)制冷卻
  • 效率:
    • 自適應(yīng)同步整流
    • 輕負(fù)載突發(fā)模式


應(yīng)用場景:



通信電源,服務(wù)器電源,PV儲能電源,UPS不間斷電源

先楫HPM6280電源LLC方案

1600W雙路交錯新紀(jì)元:無橋圖騰柱TCM_PFC數(shù)字電源方案解析

方案簡介:
基于HPM6280高性能CPU實(shí)現(xiàn)400VDC轉(zhuǎn)48VDC,功率1500W,效率達(dá)到了96%以上,實(shí)現(xiàn)400VDC轉(zhuǎn)1500VDC,功率1500W,效率達(dá)到了96%以上

方案特點(diǎn):
150-300K的PWM調(diào)制頻率,CPU資源占用不到30%

應(yīng)用場景:
服務(wù)器,光伏并網(wǎng)


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