基于Infineon XMC1400搭配CoolSiC™ Mosfet 实现3.3KW高功率密度双向图腾柱PFC数字电源方案

随着社会经济发展、能源结构变革，近几年全球对家用储能系统的需求量一直保持相当程度的增长。2023年，全球家用储能系统市场销售额达到了87.4亿美元，预计2029年将达到498.6亿美元，年复合增长率（CAGR）为33.68%（2023-2029）；便携储能市场经过了一轮爆发式增长的狂欢后，现在也迎来了稳定增长期，从未来看，预计在2027年便携储能市场将达到900亿元；AI Server市场规模持续增长，带来了数字化、智能化服务器所需的高功率服务器电源的需求，现在单机3KW的Power也成为了标配。

 

对于以上这些应用，传统开关电源难以满足“体积小、重量轻、效率高”的要求。由于全数字电源采用MCU控制，可以精准灵活的实现用户要求。

 

基于英飞凌 XMC1400开发的高功率密度3300W全数字双向图腾柱PFC，是性价比最高的方案之一。

 

该方案是基于英飞凌ARM® Cortex™ M0 XMC14xx和驱动IC以及功率器件（CoolMOS 、SiC MOS）的3300W 100KHz全数字双向电源，高效能高密度的连续模式(CCM)图腾柱功率因数校正器(TP PFC)变换器，110V~265Vac宽输入电压，400V稳定输出，PF值0.99，峰值效率可达98.5%，性能表现卓越。

 

主控采用XMC1404，M0+内核，主频48MHz，采用电流内环+电压外环双环数字控制，开关频率可达100KHz，搭配短路、过流、欠压、过压等保护功能，并预留了Uart通信接口。

 

主回路采用CoolSiC™ Mosfet IMBG65R048M1H作为图腾柱PFC高频开关管，以及CoolMos™ IPDQ60R010S7作为低频开光管，搭配英飞凌Gate driver 2EDS9259X系列作为驱动。

 

辅助电源基于英飞凌QR-Flyback IC ICE5QSBG，搭配CoolMos IPN70R360P7S，做成可插拔的小型模块为MCU、Gatedriver、风扇等供电，方便拓展设计。

 

►场景应用图

 

图片来源：千图网

 

►展示板照片

 

 

►方案方块图

 

 

 

►核心技术优势

 

1、高功率密度、高效率、高功率因数

 

2、基于英飞凌ARM® Cortex™ M0 MCU XMC1404为核心，全数字控制

 

3、控制精度高，充分发挥XMC1404的优势，采用双环路数字控制，开关频率可达100KHz，超高分辨率PWM（150ps）

 

 4、主回路、辅助电源、主控板模块化程度高，提高产品设计灵活度

 

►方案规格

 

1、输入电压：110V~265Vac

 

2、 输出电压：400Vdc(rated),Steady-state ripple less than 5V(load100%) 

 

3、 最大输出功率：3.3KW(160Vac~265Vac)；1.6KW(110Vac~150Vac) 

 

4、开关频率：100KHz 

 

5、峰值效率：>98.5% @ 50%load 

 

6、iTHD：<5>20% 

 

7、功率因数：>0.99 @ 230Vac & load>20% 

 

8.、外观尺寸：208mm*88mm*45mm