图示1-品佳基于Microchip产品的4KW图腾柱PFC数字电源方案的展示板图

 

近年来，在电源研发领域，无桥PFC凭借着自身独特的优势，受到了广泛的应用。而作为无桥PFC的一种形式，图腾柱PFC设计由于可以消除二极管的损耗而成为了效率最高的PFC电路。并且随着GaN功率开关器件的问世，使得图腾柱无桥PFC打破了只能满足中小功率电源设计的限制，不仅能工作在DCM模式，还能工作在CCM模式，这进一步提升了电源的转换效率。对此，品佳基于Microchip dsPIC33CK256MP506芯片推出了4KW图腾柱PFC数字电源方案，适用于高功率密度、高效率的电源设计。

 

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图示2-品佳基于Microchip产品的4KW图腾柱PFC数字电源方案的场景应用图

 

微芯科技（Microchip）是一家知名的微控制器、混合信号、模拟和Flash-IP解决方案供应商，其为全球数以千计的各类客户应用提供低风险、低成本的成熟技术，公司致力于通过自己的产品与方案缩短客户的研发时间与上市周期。本方案采用的dsPIC33CK256MP506是Microchip旗下高性能数字处理控制器，其内部集成的数字电源专用零极点补偿算法函数，可对PFC的电压电流环进行补偿运算，从而省去诸多外围补偿器件，节约系统设计成本。

 

此外，本PFC方案可进行交错并联，这能有效降低PFC变换器的功率密度，并为电路带来诸多优点：首先该方式可减少输入电流纹波，这意味着其可以减小前端EMI部分中差模电感的体积。其次能够减少输出电流纹波，达到降低母线电容容量和延长母线电容寿命的目的。同时交错并联还能减小PFC电感的体积，降低开关器件的平均电流应力。并且通过一定的相位管理，此方法也能提高轻载时PFC电路的效率。

 

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图示3-品佳基于Microchip产品的4KW图腾柱PFC数字电源方案的方块图

 

PFC电路显著提高了电源模块的THD、PF等指标，改善了电网供电质量，是中大功率电源必不可少的关键电路。未来随着行业发展，高效、高功率、小体积的电源设计必然是大势所趋，在这之中大联大品佳与Microchip联手打造4KW图腾柱PFC数字电源方案可以帮助厂商积极响应趋势，在激烈的市场环境中抢占先机。

 

核心技术优势：

 

●   灵活的环路补偿算法控制：

 

主控制器Microchip DSP dsPIC33CK256MP506内部集成的数字电源专用零极点补偿算法函数，对PFC的电压电流环进行补偿运算。

 

●   高速DSP运算：

 

Microchip高性能数字电源专用控制器DSP工作频率为100MHz，单指令周期运行。

 

●   电流连续模式控制CCM：

 

可有利于提高PFC值。

 

●  高分辨率PWM驱动：

 

PWM分辨率为250ps，开关频率选择66KHz，以合适的开关频率提高电源转换效率，保证良好的EMI特性。

 

●   专用ADC内核与共享ADC模块：

 

ADC转换延时仅285ns。

 

●   采用GaN管提高转换效率：

 

采用氮化镓高频化的无桥PFC后，体积大大变小，成本更有优势，大大减小了CCM模式下反向恢复损耗，效率也大大提高。

 

●   平滑的过零尖峰处理：

 

利用DSP控制零点正负半周切换时PWM启停时刻，在过零点提前关闭，在过零点延后开通。

 

●  支持USB通讯：

 

使用Microchip MCP2221，可通过USB通讯进行在线升级和数据通信。

 

●   MPLAB X IDE图形化配置：

 

通过MPLAB X IDE的MCC插件，以图形化配置生成各类外设模块的初始化代码和底层驱动，可极大降低软件开发难度，减轻工程师的开发负担，常规应用无需看寄存器定义即可完成开发。

 

方案规格：

 

●   输入电压：AC 85V~270V；

 

●   最大功率：4KW；

 

●   输入电流：18A；

 

●   输出电压：387VDC +/- 5Vdc；

 

●   PWM频率：66KHz；

 

●   转换效率：99%短时过载：19.8A（rms）（2200W at 115Vac，4400W at 230Vac）；

 

●  USB在线升级：支持（使用MCC生成代码）；

 

●   环境温度：小于50℃。