1. 概述

1.1 簡介

EVF32010-18831 評估板是一款基于圖騰柱拓撲的 AC/DC 功率因數(shù)校正器。

圖騰柱變換器已經(jīng)存在多年，但直到最近它才真正流行起來。這種變換器的最大缺點是需要超快速晶體管來阻斷高電壓。如今，具有快速反向恢復能力的寬帶隙晶體管出現(xiàn)，克服了這個短板。

憑借其簡單性與高效率，圖騰柱拓撲現(xiàn)在越來越普及。而針對特定圖騰柱功率因數(shù)校正 (PFC) 控制器的專項開發(fā)以及適當?shù)慕M件尺寸與選型都可以提高其穩(wěn)健性。

此外，其集成 GUI也可顯著縮短產品上市時間。

1.2. 功能特性

• 標稱條件下效率達98.5% 或更高
• 標稱條件下功率因數(shù)高于 99%
• 3kW 額定功率
• GUI 界面
• 符合標準：
  • 諧波電流：IEC 61000-3-2
  • 傳導 EMC：CISPR 32
  • 電壓驟降：IEC 61000-4-11

1.3. 應用

• 不間斷電源
• 儲能
• 服務器SMPS

圖1: EVF32010-18831

1.4. 系統(tǒng)描述

該變換器由一個主 PCB 和四個子板組成：

圖2: 硬件示意圖

圖3: TP電路簡圖

功率級的主要元件包括一個電感、一個電容和一個受控全橋。連接到線圈的全橋分支采用碳化硅 (SiC) 器件實現(xiàn)，這些器件以高頻 (65kHz) 開關。低頻分支上的開關則以電網(wǎng)頻率換向，可以采用二極管實現(xiàn)，不過首選Si 晶體管，因為后者具有更低的傳導損耗。

圖騰柱 PFC 的行為類似于升壓變換器，其SiC 器件互補激活，Si 器件則用作電流的返回路徑。有關變換器操作的更多詳細說明，請參閱數(shù)據(jù)手冊。

交錯式升壓 PFC有八個半導體器件，而圖騰柱 PFC 只有四個。在這四個器件中，電流在任何給定時刻僅流過其中兩個；相比之下，交錯式升壓 PFC 則有三個同時導通的元件。這也是為什么圖騰柱拓撲具有更高整體效率的原因。

我們選擇 UnitedSiC
的共源共柵（cascode）產品作為快速開關支路，因其在損耗和反向恢復方面具有極佳的性能，而且它無需負電壓來關閉器件。因此，我們只需一個 12V
的輔助電壓就可以驅動所有的晶體管（上管電源電壓通過驅動器的自舉操作獲得）。這種簡單性提高了系統(tǒng)的穩(wěn)健性并顯著減少了占板空間。其輸入電壓
(VIN) 由分壓器檢測，因此也無需添加比較器電路來檢測極性，而是由控制器 PLL 來完成這個工作。

1.5. 相關解決方案

本參考設計基于以下 MPS 解決方案：

表1: MPS IC

2. 規(guī)格

2.1. 電氣規(guī)格

表2: 電氣規(guī)格

圖25: 獨立效率

圖28: 功率因數(shù)

[ 下載完整參考設計 ]
*附件：MPF32010 圖騰柱參考設計.pdf

視頻：高壓 PFC：采用 MPF32010 控制器實現(xiàn)無橋功率因數(shù)校正 (PFC)