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1600W雙路交錯新紀元:無(wú)橋圖騰柱TCM_PFC數字電源方案解析

發(fā)布時(shí)間:2025-04-07 來(lái)源:我愛(ài)方案網(wǎng) 責任編輯:lina

【導讀】數字電源是現代電子系統中降低功耗和管理日益增長(cháng)的電源復雜性的重要技術(shù)之一。從智能手持設備到數據服務(wù)器和無(wú)線(xiàn)基站,數字電源的管理和控制提供了實(shí)時(shí)智能,使開(kāi)發(fā)人員能夠構建自動(dòng)適應環(huán)境并優(yōu)化效率的電力系統。


數字電源是現代電子系統中降低功耗和管理日益增長(cháng)的電源復雜性的重要技術(shù)之一。從智能手持設備到數據服務(wù)器和無(wú)線(xiàn)基站,數字電源的管理和控制提供了實(shí)時(shí)智能,使開(kāi)發(fā)人員能夠構建自動(dòng)適應環(huán)境并優(yōu)化效率的電力系統。


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)器電源的功率預算已經(jīng)從21世紀初的200W至300W范圍,增加到現在的800W至2000W,并且未來(lái)可能進(jìn)一步增加到3000W/5500W甚至8000W以上?。
應服務(wù)器電源高效、高功率密度的要求,圖騰柱PFC相比傳統二極管整流boost PFC每次能量傳輸少經(jīng)過(guò)一個(gè)開(kāi)關(guān)管、更為高效,因而在服務(wù)器電源、通信電源等領(lǐng)域得到了廣泛應用,圖騰柱PFC和傳統拓撲的對比如圖2所示。 


1600W雙路交錯新紀元:無(wú)橋圖騰柱TCM_PFC數字電源方案解析

 

傳統拓撲與圖騰柱拓撲對比


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


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實(shí)戰方案


小華HC32F334兩路交錯無(wú)橋圖騰柱TCM_PFC方案


1600W雙路交錯新紀元:無(wú)橋圖騰柱TCM_PFC數字電源方案解析


方案采用互感器檢測正、負向電流實(shí)現整流管OCP保護以及續流管負電流關(guān)斷,同時(shí)實(shí)現交錯控制。圖5為滿(mǎn)載電流交錯以及主管實(shí)現ZVS的情況。圖6為參考方案的THD、PF值以及效率曲線(xiàn)。參考方案的THD與PF值指標滿(mǎn)足更加嚴格的M_CRPS標準。

1600W雙路交錯新紀元:無(wú)橋圖騰柱TCM_PFC數字電源方案解析

圖 5 Vin>Vout/2下的ZVS實(shí)現以及電感電流交錯波形


1600W雙路交錯新紀元:無(wú)橋圖騰柱TCM_PFC數字電源方案解析

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


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


其他優(yōu)質(zhì)電源方案推薦:

小華HC32F334  3kW 兩相交錯全橋LLC方案(參考設計)

1600W雙路交錯新紀元:無(wú)橋圖騰柱TCM_PFC數字電源方案解析


方案簡(jiǎn)介:

交錯式LLC電源拓撲能大幅度降低LLC輸出電流紋波,可以減少輸出側濾波電容,從而減少系統體積;擴大單相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;輕負載時(shí)還可以以單相全橋模式工作。所以已經(jīng)廣泛應用在中大功率工業(yè)領(lǐng)域。小華HC32F334專(zhuān)用數字電源控制器結合了交錯LLC的發(fā)波時(shí)序和保護需求,完全自主開(kāi)發(fā)設計,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%


應用場(chǎng)景:

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


意法半導體3 kW 全橋 LLC 諧振數字電源方案

1600W雙路交錯新紀元:無(wú)橋圖騰柱TCM_PFC數字電源方案解析

方案簡(jiǎn)介:

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

LLC轉換器的全橋初級部分基于MDmesh DM2功率MOSFET,可實(shí)現高效率性能。PWM開(kāi)關(guān)頻率通過(guò)數字控制來(lái)調節輸出電壓。該轉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(gè)工作范圍內實(shí)現零電壓開(kāi)關(guān) (ZVS)。

數字控制板上的STM32F334微控制器嵌入了高分辨率定時(shí)器,可實(shí)現更精細的調節,并可通過(guò) USART、CAN、SMBus 和光耦合串行通信來(lái)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(kāi)關(guān)頻率:
    • 最大DC-DC開(kāi)關(guān)頻率:380 kHz(啟動(dòng)時(shí))
    • 閉環(huán)開(kāi)關(guān)頻率:120kHz 至 250kHz
    • 諧振頻率:175 kHz
  • 保護機制:
    • 輸入和輸出端的欠壓和過(guò)壓保護
    • 過(guò)熱保護
    • 短路保護
    • 根據輸出功率和溫度調節空氣流速的強制冷卻
  • 效率:
    • 自適應同步整流
    • 輕負載突發(fā)模式


應用場(chǎng)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

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方案簡(jiǎn)介:
基于HPM6280高性能CPU實(shí)現400VDC轉48VDC,功率1500W,效率達到了96%以上,實(shí)現400VDC轉1500VDC,功率1500W,效率達到了96%以上

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

應用場(chǎng)景:
服務(wù)器,光伏并網(wǎng)


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