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【参考设计】2KW AC/DC数字电源方案

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什么是数字电源?

数字电源即通过一颗通用的数字信号控制器,完成传统模拟电源控制IC所具备的PWM、保护、环路补偿等功能,同时具备通信监控功能。

数字电源的数字信号控制器取代了模拟电源的控制芯片、环路补偿的运放及相关器件。软件处理的灵活性是传统模拟电源远不能比的,比如软件可以处理电路保护、非线性计算等任务,硬件层面关注功率电路、磁性器件、驱动电路、采样电路等电路设计。

控制器主要分为通用处理器和专用控制芯片两类:

通用数字信号控制器:即是一个运算能力较强的MCU,比如TI的TMS320F2802x/03x系列,Microchip的dispic系列,Freescale的DSP,Freescale被收购后叫NXP,又推出了Kinetis系列的针对数字电源的和电机控制的芯片,与之前Freescale的DSP相比而言,内核变为arm内核。ST也有一些数字电源的通用控制器。

专用数字电源控制芯片:比如TI的UCD系列,cortex-M3内核,该芯片把环路固定在芯片内部由硬件实现,环路参数可以更改,但结构没法改,环路的数量也有限。相对于DSP,优点是环路控制频率可以做的很快,环路带宽可以做高,但是不灵活。DSP的环路是软件实现的,由于采样及控制频率的限制,环路带宽做不了太高。

2KW AC/DC 数字电源方案

本方案是基于STM32F334C8的一款2KW AC/DC数字电源,电源由两个由STM32F334控制的功率部分组成:两相交错功率因数校正器(PFC)和ZVS DC/DC移相全桥DCDC变换器。

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交错式PFC包括两个基于600V MDmesh M2功率MOSFET且相位差为180的升压转换器。

下游部分包括一个基于MDmesh DM2功率MOSFET的DC/DC相移全桥转换器,并使用HF变压器执行降压,t通过调节选择的初级与次级比例可在整个工作范围内保持足够高的效率。

在初级侧,变压器由全桥转换器供电,由于零电压开关(ZVS)操作,开关损耗得以降低。

在次级侧,同步整流(SR)用于确保较低的传导损耗。输出电压波形由STripFET功率MOSFET整流,然后经过滤波器平滑输出。

技术参数

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参考设计资料下载

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