1. 概述

1.1 簡(jiǎn)介

EVF32010-18831 評(píng)估板是一款基于圖騰柱拓?fù)涞?AC/DC 功率因數(shù)校正器。

圖騰柱變換器已經(jīng)存在多年，但直到最近它才真正流行起來(lái)。這種變換器的最大缺點(diǎn)是需要超快速晶體管來(lái)阻斷高電壓。如今，具有快速反向恢復(fù)能力的寬帶隙晶體管出現(xiàn)，克服了這個(gè)短板。

憑借其簡(jiǎn)單性與高效率，圖騰柱拓?fù)洮F(xiàn)在越來(lái)越普及。而針對(duì)特定圖騰柱功率因數(shù)校正 (PFC) 控制器的專項(xiàng)開發(fā)以及適當(dāng)?shù)慕M件尺寸與選型都可以提高其穩(wěn)健性。

此外，其集成 GUI也可顯著縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。

1.2. 功能特性

• 標(biāo)稱條件下效率達(dá)98.5% 或更高
• 標(biāo)稱條件下功率因數(shù)高于 99%
• 3kW 額定功率
• GUI 界面
• 符合標(biāo)準(zhǔn)：
  • 諧波電流：IEC 61000-3-2
  • 傳導(dǎo) EMC：CISPR 32
  • 電壓驟降：IEC 61000-4-11

1.3. 應(yīng)用

• 不間斷電源
• 儲(chǔ)能
• 服務(wù)器SMPS

圖1: EVF32010-18831

1.4. 系統(tǒng)描述

該變換器由一個(gè)主 PCB 和四個(gè)子板組成：

圖2: 硬件示意圖

圖3: TP電路簡(jiǎn)圖

功率級(jí)的主要元件包括一個(gè)電感、一個(gè)電容和一個(gè)受控全橋。連接到線圈的全橋分支采用碳化硅 (SiC) 器件實(shí)現(xiàn)，這些器件以高頻 (65kHz) 開關(guān)。低頻分支上的開關(guān)則以電網(wǎng)頻率換向，可以采用二極管實(shí)現(xiàn)，不過(guò)首選Si 晶體管，因?yàn)楹笳呔哂懈偷膫鲗?dǎo)損耗。

圖騰柱 PFC 的行為類似于升壓變換器，其SiC 器件互補(bǔ)激活，Si 器件則用作電流的返回路徑。有關(guān)變換器操作的更多詳細(xì)說(shuō)明，請(qǐng)參閱數(shù)據(jù)手冊(cè)。

交錯(cuò)式升壓 PFC有八個(gè)半導(dǎo)體器件，而圖騰柱 PFC 只有四個(gè)。在這四個(gè)器件中，電流在任何給定時(shí)刻僅流過(guò)其中兩個(gè)；相比之下，交錯(cuò)式升壓 PFC 則有三個(gè)同時(shí)導(dǎo)通的元件。這也是為什么圖騰柱拓?fù)渚哂懈哒w效率的原因。

我們選擇 UnitedSiC
的共源共柵（cascode）產(chǎn)品作為快速開關(guān)支路，因其在損耗和反向恢復(fù)方面具有極佳的性能，而且它無(wú)需負(fù)電壓來(lái)關(guān)閉器件。因此，我們只需一個(gè) 12V
的輔助電壓就可以驅(qū)動(dòng)所有的晶體管（上管電源電壓通過(guò)驅(qū)動(dòng)器的自舉操作獲得）。這種簡(jiǎn)單性提高了系統(tǒng)的穩(wěn)健性并顯著減少了占板空間。其輸入電壓
(VIN) 由分壓器檢測(cè)，因此也無(wú)需添加比較器電路來(lái)檢測(cè)極性，而是由控制器 PLL 來(lái)完成這個(gè)工作。

1.5. 相關(guān)解決方案

本參考設(shè)計(jì)基于以下 MPS 解決方案：

表1: MPS IC

2. 規(guī)格

2.1. 電氣規(guī)格

表2: 電氣規(guī)格

圖25: 獨(dú)立效率

圖28: 功率因數(shù)

[ 下載完整參考設(shè)計(jì) ]
*附件：MPF32010 圖騰柱參考設(shè)計(jì).pdf

視頻：高壓 PFC：采用 MPF32010 控制器實(shí)現(xiàn)無(wú)橋功率因數(shù)校正 (PFC)