onsemi TPFC:NCP1681 和 LLC:NCP4390 高密度3 kW SiC 电源解决方案

我们提出了一种高密度3 kW电源解决方案，移除输入整流二极管,使用图腾极PFC电路和650 V SiC MOSFET和以及次级侧控制LLC带同步整流功能的转换器。

 

本方案是推动高效率和减小电源尺寸:

其中功率因数校正（PFC）是标准电源的常见要求，目的为减少谐波含量和虚功引起的电力线损耗，在设计小型高效PFC电源是一项复杂的设计挑战，本方案为单相交流输入 3 kW电源设计，该电源具有功率密度超过 40 W/in3，满载效率为 98.4%。(表1性能特征，图1是方案方块图)。

 

本方案使用SiC MOS器件支援高频PFC，这是一种先进的图腾柱PFC控制器，以及使用高速运行频率高达 150 kHz 的高频 LLC 输出级，内建同步整流实现了这种高功率密度设计。

图1

图2

 

图1的左侧显示了图腾柱PFC平台。图腾柱PFC控制器是NCP1681,该控制器可在连续导通模式(CCM)和频率钳位临界导通模式(CrM)。本方案采用3KW为连续导通模式(CCM),以确保电感器的有效使用.

 

图2为 3 kW 高密度电源方案使用S1 和 S2 为半桥开关，谐振桥由电感 Lr，漏感Lm，电容器Cr组成,输出连接到四个全桥配置的同步整流MOSFET。

此拓扑 S1 和 S2  为零电压开关，目的为降低开关损耗,采用LLC IC:NCP4390控制器，控制应用中有六个MOSFET,其中初级侧为SiC MOSFET x 2pcs由电气隔离的半桥驱动器NCP51561直接驱动，二次侧驱动器为NCP81705对驱动中压 MOSFET x 4pcs。

 

NCP4390是一个电流模式LLC控制器，使得动态回应变得更加容易，目的为提高负载调节性能，此控制器可以补偿负载突然的变化。

 

 

►场景应用图

 

►产品实体图

 

►展示板照片

 

►方案方块图

 

►核心技术优势

1.业界第一类比式图腾柱控制器: NCP1681

2.宽输入电压范围

3.具有多模操作的PFC控制器:CCM or Multi-mode(CCM+CrM)

4.具有多模操作的LLC控制器:PFM+PWM+SKIP mode or PFM+SKIP mode

5.钛金等级电源设计方案

6.低电源保护，过载保护，热保护

7.采用电流控制模式有出色的负载和线路瞬态响应在任何条件下均具有稳定的输出

8.极低的空载消耗

9.此3kW电源单元是交流转直流电源设计，创新的高功率密度设计使用图腾柱控制器加半桥谐振全波同步整流输出进行高效转换，电源单元可以接受输入电压为80-240V AC，并可提供48V或54V直流输出

 

►方案规格

1.输入电压:90V~265VAC

2.输出电压:48Vdc/62.5A

3.输出功率:3000W

4.功率因素:大于0.98 

5.操作温度:0 to 40 degree C

6.拓扑:PFC+LLC+SR

7.PCB 尺寸:280 x 110 x 38 mm

8.效率:96.5% 在230Vac