大聯(lián)大品佳集團(tuán)推出基于Microchip產(chǎn)品的4KW圖騰柱PFC數(shù)字電源方案
2022年4月20日，致力于亞太地區(qū)市場(chǎng)的領(lǐng)先半導(dǎo)體元器件分銷商---大聯(lián)大控股宣布，其旗下品佳推出基于微芯科技（Microchip）dsPIC33CK256MP506芯片的4KW圖騰柱PFC數(shù)字電源方案。
圖示1-大聯(lián)大品佳基于Microchip產(chǎn)品的4KW圖騰柱PFC數(shù)字電源方案的展示板圖
近年來，在電源研發(fā)領(lǐng)域，無橋PFC憑借著自身獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，受到了廣泛的應(yīng)用。而作為無橋PFC的一種形式，圖騰柱PFC設(shè)計(jì)由于可以消除二極管的損耗而成為了效率最高的PFC電路。并且隨著GaN功率開關(guān)器件的問世，使得圖騰柱無橋PFC打破了只能滿足中小功率電源設(shè)計(jì)的限制，不僅能工作在DCM模式，還能工作在CCM模式，這進(jìn)一步提升了電源的轉(zhuǎn)換效率。對(duì)此，大聯(lián)大品佳基于Microchip dsPIC33CK256MP506芯片推出了4KW圖騰柱PFC數(shù)字電源方案，適用于高功率密度、高效率的電源設(shè)計(jì)。
圖示2-大聯(lián)大品佳基于Microchip產(chǎn)品的4KW圖騰柱PFC數(shù)字電源方案的場(chǎng)景應(yīng)用圖
微芯科技（Microchip）是一家知名的微控制器、混合信號(hào)、模擬和Flash-IP解決方案供應(yīng)商，其為全球數(shù)以千計(jì)的各類客戶應(yīng)用提供低風(fēng)險(xiǎn)、低成本的成熟技術(shù)，公司致力于通過自己的產(chǎn)品與方案縮短客戶的研發(fā)時(shí)間與上市周期。本方案采用的dsPIC33CK256MP506是Microchip旗下高性能數(shù)字處理控制器，其內(nèi)部集成的數(shù)字電源專用零極點(diǎn)補(bǔ)償算法函數(shù)，可對(duì)PFC的電壓電流環(huán)進(jìn)行補(bǔ)償運(yùn)算，從而省去諸多外圍補(bǔ)償器件，節(jié)約系統(tǒng)設(shè)計(jì)成本。
此外，本PFC方案可進(jìn)行交錯(cuò)并聯(lián)，這能有效降低PFC變換器的功率密度，并為電路帶來諸多優(yōu)點(diǎn)：首先該方式可減少輸入電流紋波，這意味著其可以減小前端EMI部分中差模電感的體積。其次能夠減少輸出電流紋波，達(dá)到降低母線電容容量和延長(zhǎng)母線電容壽命的目的。同時(shí)交錯(cuò)并聯(lián)還能減小PFC電感的體積，降低開關(guān)器件的平均電流應(yīng)力。并且通過一定的相位管理，此方法也能提高輕載時(shí)PFC電路的效率。
圖示3-大聯(lián)大品佳基于Microchip產(chǎn)品的4KW圖騰柱PFC數(shù)字電源方案的方塊圖
PFC電路顯著提高了電源模塊的THD、PF等指標(biāo)，改善了電網(wǎng)供電質(zhì)量，是中大功率電源必不可少的關(guān)鍵電路。未來隨著行業(yè)發(fā)展，高效、高功率、小體積的電源設(shè)計(jì)必然是大勢(shì)所趨，在這之中大聯(lián)大品佳與Microchip聯(lián)手打造4KW圖騰柱PFC數(shù)字電源方案可以幫助廠商積極響應(yīng)趨勢(shì)，在激烈的市場(chǎng)環(huán)境中搶占先機(jī)。
核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)：
靈活的環(huán)路補(bǔ)償算法控制：
主控制器Microchip DSP dsPIC33CK256MP506內(nèi)部集成的數(shù)字電源專用零極點(diǎn)補(bǔ)償算法函數(shù)，對(duì)PFC的電壓電流環(huán)進(jìn)行補(bǔ)償運(yùn)算。
高速DSP運(yùn)算：
Microchip高性能數(shù)字電源專用控制器DSP工作頻率為100MHz，單指令周期運(yùn)行。
電流連續(xù)模式控制CCM：
可有利于提高PFC值。
高分辨率PWM驅(qū)動(dòng)：
PWM分辨率為250ps，開關(guān)頻率選擇66KHz，以合適的開關(guān)頻率提高電源轉(zhuǎn)換效率，保證良好的EMI特性。
專用ADC內(nèi)核與共享ADC模塊：
ADC轉(zhuǎn)換延時(shí)僅285ns。
采用GaN管提高轉(zhuǎn)換效率：
采用氮化鎵高頻化的無橋PFC后，體積大大變小，成本更有優(yōu)勢(shì)，大大減小了CCM模式下反向恢復(fù)損耗，效率也大大提高。
平滑的過零尖峰處理：
利用DSP控制零點(diǎn)正負(fù)半周切換時(shí)PWM啟停時(shí)刻，在過零點(diǎn)提前關(guān)閉，在過零點(diǎn)延后開通。
支持USB通訊：
使用Microchip MCP2221，可通過USB通訊進(jìn)行在線升級(jí)和數(shù)據(jù)通信。
MPLAB X IDE圖形化配置：
通過MPLAB X IDE的MCC插件，以圖形化配置生成各類外設(shè)模塊的初始化代碼和底層驅(qū)動(dòng)，可極大降低軟件開發(fā)難度，減輕工程師的開發(fā)負(fù)擔(dān)，常規(guī)應(yīng)用無需看寄存器定義即可完成開發(fā)。
方案規(guī)格：
輸入電壓：AC 85V~270V；
最大功率：4KW；
輸入電流：18A；
輸出電壓：387VDC+/-5Vdc；
PWM頻率：66KHz；
轉(zhuǎn)換效率：99%短時(shí)過載：19.8A（rms）（2200W at 115Vac，4400W at 230Vac）；
USB在線升級(jí)：支持（使用MCC生成代碼）；
環(huán)境溫度：小于50℃。
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