峰值效率最高99%!三款高效能数字电源方案上市!

发布时间:2025-07-17 阅读量:688 来源: 我爱方案网 作者: bebop

面对日益复杂的能源管理和对电源系统多功能性的需求,双向功率因数校正(PFC)电源方案凭借其高度集成的能量双向处理能力,成为优化系统架构和降低总拥有成本(TCO)的关键技术。双向PFC数字电源方案无缝整合了AC/DC整流、高功率因数校正以及DC/AC回馈功能于单一高效功率级,有效规避了传统分离式方案(PFC + 独立逆变器/旁路)带来的效率折损、体积膨胀和控制复杂性。

该技术广泛应用于便携储能、数据中心及工业电源场景,不仅解决了传统硬开关的损耗问题,更通过数字控制(如STM32G4/XMC1400 MCU)实现动态响应与多模式切换,为高可靠性系统设计提供底层支撑。

快包分析师配合原厂发展方案商生态,推荐基于英诺赛科合封氮化镓和微芯、小华芯片开发的高性能电源方案,峰值效率最高达99.03%!


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英诺赛科4kW双向PFC电源方案

4kW双向PFC方案采用AC-DC无桥图腾柱PFC拓扑,设计紧凑,支持双向工作,内置英诺赛科合封氮化镓,峰值效率高达99.03%。


该方案内置4颗Inno GaN 合封器件 ISG6121TD,整个电源模块(不包括风扇和辅助电源)在整流230Vac测量的峰值效率为99.03%,逆变测试峰值效率98.95%。

方案优势:

• 高效率(整流):99.03% @ 230Vac Vin

• 高效率(逆变):98.95% @ 230Vac Vout

• 高功率密度:65.6W/立方英寸


英诺SolidGaN™ 的先进功能包括:

• 稳压 Vgs,可实现最佳的导通电阻 (Rdson) 和栅极节点可靠性

• 去饱和检测,用于短路保护

• 过温保护

• 米勒钳位,可实现可靠的关断


方案规格:


正向整流参数规格:

• 输入电压:200-264V AC

• PFC整流工作频率:63kHz

• 输出电压:393V

• 输出功率:4000W max


逆变参数规格:

• 输入电压:375-425V DC

• PFC反向工作频率:63kHz

• 输出电压:230V

• 输出功率:4000W max


微芯3.3KW双向图腾柱PFC逆变电源方案


方案优势

高速DSP运算:Microchip dsPIC 33CK256MP506为高性能数字电源专用控制器,DSC主核工作频率为100MHz,单指令周期运行;

高分辨率PWM驱动:PWM分辨率为250ps,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

双向图腾柱PFC:单相交流220V输入,实现双向AC-DC变换运行,高功率密度、高效率、高功率因数;

交流正弦输出并网:经调制的正弦PWM产生经调制的正弦初级MOSFET电流,在输出电容上产生整流正弦电压/电流;

双环路数字控制:采用双环路数字控制,开关频率可达100KHz,超高分辨率控制;

MPLAB X IDE图形化配置:MPLAB X IDE中的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:单相AC 220V

最大功率:3.3KW

输入电流:15A

输出电压:400DC +/- 5Vdc

PWM频率:100KHz

转换效率:98.5%

iTHD:小于5%(在Load >20%时);

USB在线升级:支持(使用MCC生成代码);

环境温度:小于50

小华HC32F334两路交错无桥图腾柱TCM_PFC方案

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方案采用互感器检测正、负向电流实现整流管OCP保护以及续流管负电流关断,同时实现交错控制。图5为满载电流交错以及主管实现ZVS的情况。图6为参考方案的THD、PF值以及效率曲线。参考方案的THD与PF值指标满足更加严格的M_CRPS标准。

             

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图 5 Vin>Vout/2下的ZVS实现以及电感电流交错波形


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图 6 额定220V输入下THD曲线(左轴)和PF值(右轴)以及不同输入下的效率曲线

方案特色:

  输入电压:AC 176-264V

  输出电压:DC 420V

  功率:1600W

  峰值效率:98.5%

  频率范围:22.2kHz-300kHz

  PFC功率因素:峰值0.999

  THDI:2.5%@220V

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