onsemi TPFC:NCP1681 和 LLC:NCP4390 高密度3 kW SiC 電源解決方案

我們提出了一種高密度3 kW電源解決方案，移除輸入整流二極管,使用圖騰極PFC電路和650 V SiC MOSFET和以及次級側(cè)控制LLC帶同步整流功能的轉(zhuǎn)換器。

本方案是推動高效率和減小電源尺寸:

其中功率因數(shù)校正（PFC）是標(biāo)準(zhǔn)電源的常見要求，目的為減少諧波含量和虛功引起的電力線損耗，在設(shè)計(jì)小型高效PFC電源是一項(xiàng)復(fù)雜的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，本方案為單相交流輸入 3 kW電源設(shè)計(jì)，該電源具有功率密度超過 40 W/in3，滿載效率為 98.4%。(表1性能特征，圖1是方案方塊圖)。

本方案使用SiC MOS器件支援高頻PFC，這是一種先進(jìn)的圖騰柱PFC控制器，以及使用高速運(yùn)行頻率高達(dá) 150 kHz 的高頻 LLC 輸出級，內(nèi)建同步整流實(shí)現(xiàn)了這種高功率密度設(shè)計(jì)。

圖1

圖2

圖1的左側(cè)顯示了圖騰柱PFC平臺。圖騰柱PFC控制器是NCP1681,該控制器可在連續(xù)導(dǎo)通模式(CCM)和頻率鉗位臨界導(dǎo)通模式(CrM)。本方案采用3KW為連續(xù)導(dǎo)通模式(CCM),以確保電感器的有效使用.

圖2為 3 kW 高密度電源方案使用S1 和 S2 為半橋開關(guān)，諧振橋由電感 Lr，漏感Lm，電容器Cr組成,輸出連接到四個(gè)全橋配置的同步整流MOSFET。

此拓?fù)?S1 和 S2 為零電壓開關(guān)，目的為降低開關(guān)損耗,采用LLC IC:NCP4390控制器，控制應(yīng)用中有六個(gè)MOSFET,其中初級側(cè)為SiC MOSFET x 2pcs由電氣隔離的半橋驅(qū)動器NCP51561直接驅(qū)動，二次側(cè)驅(qū)動器為NCP81705對驅(qū)動中壓 MOSFET x 4pcs。

NCP4390是一個(gè)電流模式LLC控制器，使得動態(tài)回應(yīng)變得更加容易，目的為提高負(fù)載調(diào)節(jié)性能，此控制器可以補(bǔ)償負(fù)載突然的變化。

?場景應(yīng)用圖

?產(chǎn)品實(shí)體圖

?展示板照片

?方案方塊圖

?核心技術(shù)優(yōu)勢

1.業(yè)界第一類比式圖騰柱控制器: NCP1681

2.寬輸入電壓范圍

3.具有多模操作的PFC控制器:CCM or Multi-mode(CCM+CrM)

4.具有多模操作的LLC控制器:PFM+PWM+SKIP mode or PFM+SKIP mode

5.鈦金等級電源設(shè)計(jì)方案

6.低電源保護(hù)，過載保護(hù)，熱保護(hù)

7.采用電流控制模式有出色的負(fù)載和線路瞬態(tài)響應(yīng)在任何條件下均具有穩(wěn)定的輸出

8.極低的空載消耗

9.此3kW電源單元是交流轉(zhuǎn)直流電源設(shè)計(jì)，創(chuàng)新的高功率密度設(shè)計(jì)使用圖騰柱控制器加半橋諧振全波同步整流輸出進(jìn)行高效轉(zhuǎn)換，電源單元可以接受輸入電壓為80-240V AC，并可提供48V或54V直流輸出

?方案規(guī)格

1.輸入電壓:90V~265VAC

2.輸出電壓:48Vdc/62.5A

3.輸出功率:3000W

4.功率因素:大于0.98

5.操作溫度:0 to 40 degree C

6.拓?fù)?PFC+LLC+SR

7.PCB 尺寸:280 x 110 x 38 mm

8.效率:96.5% 在230Vac