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基于无桥图腾柱架构与SCR浪涌限流,以ST SiC MOSFET与STM32F334设计的3.6 kW PFC 数位 ...

2022-5-13 15:52| 发布者: 闪电| 查看: 5| 评论: 0

摘要: STEVAL-DPSTPFC1 3.6 kW无桥图腾柱(bridgeless totem pole)升压电路可透过浪涌电流限制器(ICL Inrush Current Limiter)实现数位功率因数校正(PFC)。它可帮助您使用最新的ST电源套件设备设计创新的拓扑:碳化硅(S ...

STEVAL-DPSTPFC1 3.6 kW无桥图腾柱(bridgeless totem pole)升压电路可透过浪涌电流限制器(ICL Inrush Current Limiter)实现数位功率因数校正(PFC)。

它可帮助您使用最新的ST电源套件设备设计创新的拓扑:碳化硅(SiC) MOSFET(SCTW35N65G2V),晶闸管SCR(TN3050H-12WY),隔离式FET驱动器(STGAP2S)和32位MCU(STM32F334)。该方案以72 kHz运行的紧凑型转换器,具有高峰值效率,97.5%,低总谐波失真 THD ( Total Harmonic Distortion ) ,3.7%, 并减少了材料清单。

它实现了一种坚固的电路,可满足高达4 kV的EMC标准,从而提供了高开关寿命并减少了EMI辐射。用作交流线路极性切换器的晶闸管SCR可以在加电或线路下降恢复时实现电流限制:PFC效率最佳,并且不会发生EMI效应。该解决方案包括具有无桥图腾柱升压功能的电源板(带有浪涌限制器电路,开关驱动器和辅助电源),带有其MCU的控制板,PFC / ICL控制固件,以及用于MCU软件调试的适配器板。


该解决方案适合需要紧凑布局和高质量功率因数校正的应用:

  • 电池充电器
  • EV车载充电
  • UPS和工业充电器,
  • 工业中的SMPS
  • 数据中心和电信环境

 

它使用以下ST电源IC:

  • 1200 V,30 A汽车级晶闸管(Thyristor)(TN3050H-12WY)
  • 650 V,35 A,SiC功率MOSFET(SCTW35N65G2V)
  • 1700 V,4 A,电隔离单栅极驱动器(STGAP2S)
  • 带有DSP和FPU指令的STM32F3混合信号MCU(STM32F334)
  • 节能的离线高压开关稳压器, 用于辅助电源供应转换器(VIPER26LD)


方案设计重点说明如下:

图腾柱Totem-Pole配置通常用于PFC拓扑中以实现高效率和高功率密度





PFC控制算法




数位控制浪涌电流限制(ICL)

 

浪涌电流限制器(ICL Inrush Current Limiter)使用继电器,热敏电阻及SCR 的比较:

继电器和热敏电阻

SCR

+继电器可以通过简单的电路驱动

-继电器在切换时引起可听见的噪音

-继电器金属触点老化

-充电时间慢

+除掉占空间的继电器和热敏电阻(PTC / NTC)

+没有线圈和继电器的传导损耗

+更快的启动过程

+断线恢复时的主动电流限制

-需要精确的SCR脉冲时序




交流过零时电流稳定的设计挑战



STSW-DPSTPFC1FW固件控制STEVAL-DPSTPFC1 3.6 kW无桥图腾柱(bridgeless totem pole )升压电路。

它运行在STM32F334微控制器上,透过控制电路板启动时的浪涌电流, 达到效率,总谐波失真THD,功率因数和可靠性方面提高性能。

固件在上电时或板子复位后立即可用。

STSW-DPSTPFC1FW提供了一个配置和控制参数(SCR开启延迟步长,保护阈值(thresholds)和电流/电压控制器系数)的环境。

该固件包基于STM32CubeMX(v 4.22),并且是为IAR / EWARM工作区(版本7.70)设计的。

https://www.st.com/en/embedded-software/stsw-dpstpfc1fw.html





重要零件

SiC功率MOSFET及栅极驱动器

► 场景应用图

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► 产品实体图

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► 展示版照片

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► 方案方块图

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► 核心技术优势

 使用可操作于低频段的硅控整流器SCR来控制浪涌电流限制有助于免除使用占空间的热敏电阻 /继电器。 峰值效率:97.5%,总谐波 失真(THD)为3.7% 紧凑型PFC转换器 更高的开关寿命 符合4 kV时的EMI规范 符合RoHS和WEEE

► 方案规格

•输入交流电压:85VAC至264VAC•直流输出电压:400VDC•最大输入电流:16A•开关频率:72kHz•操作模式:CCM•230VAC,50%负载时,峰值效率〜97.5%•iTHD <10> 30%负载•数位浪涌电流限制控制

► 技术文档



















路过

雷人

握手

鲜花

鸡蛋

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