2kW两相交错图腾柱CCM_TPFC

 方案简介

随着人工智能领域的蓬勃发展,服务器电源面临着提升效能与缩减体积的双重考验。传统CCM无桥功率因数校正(PFC)电路,受限于二极管的反向恢复问题,难以达到更高的能效要求。为应对此挑战,无桥图腾柱PFC电路应运而生,它针对传统电路中的能量损耗进行了有效优化
尽管传统的无桥PFC电路通过移除整流桥减少了导通损耗,但其电流路径仍需经过多个高损耗半导体器件,因此整机效率提升有限。特别是在CCM硬开关模式下,硅基MOSFET受反向恢复特性制约,高频运行受限,效率难以突破98%。图腾柱PFC电路通过精准控制四只MOS管的导通,大幅降低了电流导通回路的损耗。同时,结合第三代半导体材料,图腾柱PFC能够进一步提升工作频率,从而更有效地减小电源模块的体积。
针对中大功率应用,单路CCM PFC设计往往导致滤波器体积过大。因此,业界普遍采用两路交错设计,通过分散电流负载来减小电感电流的峰值,实现电源的小型化。此外,引入多相交错技术可在轻负载条件下进行切相操作,进一步提升轻负载下的效率以及THDi。
基于上述原理,我们利用小华HC32F334芯片成功研发了一款2KW交错式CCM PFC电源。经过严格的测试验证,该电源展现出卓越的性能,包括高效率、低输入纹波、低总谐波失真(THD)以及高PFC校正因数等优点。

 参考设计主要规格

 输入电压:AC 176-264V

 输出电压:DC 400V

 功率:2000W

 峰值效率:98.47%

 工作频率:80kHz

 PFC功率因素:峰值0.999

 THDi:2.4%@220V

参考设计主要性能优势

 基于自主知识产权的数字电源控制器方案

 数字双环控制,两路分别采用独立的电流内环,均流度高

 采用前馈控制,动态响应能力高

 轻载切单路工作模式,优化轻载效率、THDi

 输入OCP,输出OVP,电感电流正向OCP保护等

 效率高达98.4%

 PF和THDi满足最新M-CRPS标准

系统框图和硬件平台

两路交错无桥图腾柱CCM_PFC原理框图

两路交错无桥图腾柱CCM_PFC实物图

 基于HC32F334的两路交错无桥图腾柱CCM_PFC参考设计测试结果

额定满载波形

满载电感电流交错、均流波形

额定220V输入下THD曲线(左轴)和PF值(右轴)

效率曲线


方案主要资料下载

基于HC32F334的两路交错无桥图腾柱CCM_TPFC参考设计简介V1.0.pdf

DP_F334_2TPFC_2p0kW_V1无桥图腾柱CCM_TPFC操作指南_V1.0.pdf

2KW无桥图腾柱CCM_PFC参考设计AN手册V1.2.pdf

2ph_Interleaved-CCM_lib_1.0.rar

 

HC32F334芯片资料

HC32F334