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        效率更高,體積更??!派恩杰推出高性能SiC MOSFET圖騰柱PFC評估板

          2022年05月19日  

        應用背景

          隨著5G基站及其數據中心的發展,全球總體電力需求迅速增長,能耗不斷攀升。如何在有限空間內滿足發展需求同時降低能耗的問題變得愈發重要和迫切。新的發展趨勢對電源工程師和熱設計工程師施加了巨大壓力,同時,如何實現開關電源的高功率密度和高效率成為推動電源技術變革的核心動力。

          在電信、服務器、數據中心以及其他工業電源中,電力供應正在推動80 +鈦金效率水平的各種電力轉換應用。80+鈦金效率要求開關電源半載高壓時效率達96%,而后級DC/DC變換器通常效率在97.5%左右,這也意味著為了滿足標準,前級PFC半載高壓時效率要大于98.5%。為達成效率和尺寸的改進目標,系統設計需要不斷優化,在電路中采用更適合的拓撲和解決方案。

          無橋功率因數校正(PFC)通過減少導通路徑的器件數來減小導通損耗,可以顯著提高效率。無橋圖騰柱(Totem-Pole) PFC作為最簡潔的無橋PFC拓撲,可以減小尺寸和元器件數量,以簡化PCB電路,從而減小體積,提高功率密度。然而由于Si MOSFET極差的反向恢復特性限制了電流連續(CCM) Totem-Pole PFC的應用,而SiC MOS具有極小的反向恢復損耗,使之重獲關注和應用,此外由于SiC MOSFET具有極小的開關損耗和高溫下較低的導通電阻,使得CCM Totem-Pole PFC可以獲得極高的效率。

          因此派恩杰基于650V,60m?的SiC MOSFET P3M06060K4,推出高性能高效雙向3.3kW Totem-Pole PFC評估板,以給客戶提供參考解決方案。

        基于SiC MOSFET Totem-Pole PFC評估板

          如圖1所示為3.3kW CCM Totem-pole PFC評估板的拓撲結構,高頻管采用派恩杰650V,60m? 的SiC MOSFET P3M06060K4,開關頻率為65kHz, 低頻管采用Si 650V 23m? Cool MOSFET, 評估板具體參數見表1。如圖2所示,系統由功率板,控制板和高壓輔助電源板組成??刂瓢宀捎肨i的TMDSCNCD280049C 評估板對系統進行網側電流和母線電壓控制,輔助電源采用派恩杰1700V,1? TO263-7 SiC MOSFET P3M171K0G7構成24W 準諧振反激電源,可以涵蓋200-1000Vdc輸入母線電壓范圍。

        表1 3.3kW Totem-Pole PFC評估板規格參數

        圖1 3.3kW Totem-Pole PFC拓撲圖

        圖2 3.3kW Totem-Pole PFC評估板

         效率和溫升測試

          如圖3所示,可以看出采用派恩杰SiC MOSFET CCM Totem-pole PFC在全負載范圍內都可以獲得非常高的效率,在輸入電壓265Vac時峰值效率可達99.19% ,輸入電壓220Vac, 峰值效率也高達98.89% ,大范圍負載效率都高過98.5%,可以滿足80+鈦金效率要求。系統滿載溫升情況如圖4和圖5所示,系統最高處溫度僅69℃,具有充足的熱設計裕量。

        圖3 3.3kW Totem-Pole PFC不同輸入電壓下效率測試結果

        圖4 滿載系統溫度圖

        圖5 局部高頻管溫度

        (派恩杰供稿)

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