图腾柱PFC效率优势尽显,但电流尖峰、雷击等技术瓶颈还有待解决

2024-06-08

随着第三代半导器件的应用,图腾柱无桥 PFC(TPPFC)也得到了更多的应用。与传统PFC、无桥PFC相比,图腾柱PFC有着明显的优势,例如高效、电路简单。

慧能泰销售总监任成在公开演讲时提到,图腾柱PFC有着三大特点,一是在解决桥堆发热的同时,低电压输入条件下效率提高1.7%;二是在高电压输入的条件下,效率提高0.6%;三是满足 80+钛金标准对高效率的要求。

为何图腾柱无桥PFC的效率比较高,这主要是得益于无桥的特点,让整流桥的损耗被节省下来。在1kWPFC,65kHz,230VAC输入,50%负载的测试条件,传统PFC的总损耗为11W,图腾柱PFC的总损耗能够降低至5.3W。任成表示,高效要求、通用 90 VAC至 264 VAC 输入下避免桥堆高温、在一个功率级中使用整流器 PFC 和逆变器实现双向工作是图腾柱无桥PFC的三大核心驱动力。

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图源:慧能泰半导体


图腾柱无桥PFC有着显而易见的优势,同时也对控制器的设计提出了很高的要求。任成提到了图腾柱无桥PFC的四大挑战。一是交流过零电流尖峰,例如电流过零点时,常伴随正负电流尖峰;影响PFC和THD。二是雷击。三是反向电流,例如交流输入丢失,电流倒灌;反向电流过大,电路极有损坏的风险;增加电路控制复杂度。四是交流低压高压跳变,例如交流100VAC直接跳变到240VAC。

作为提供高性能数模混合芯片的厂商,慧能泰凭借在该领域的技术积累,针对图腾柱无桥PFC的多个技术难题,推出了数字控制图腾柱PFC控制器HP1010。

图腾柱PFC控制器HP1010具备高灵活度数控PWM、高性能控制线路、多模式工作、全面故障工作的特点,功耗可低至9mA,睡眠模式近1mA,还具备智能切换模式(CCM、DCM和Burst Mode),可以根据负载情况不同,自动调整模式,优化效率。

在效率方面,慧能泰展示了HP1010 600 W图腾柱PFC评估板的实测曲线,在230V,50Hz的情况下,采用图腾柱PFC架构的效率达到99.2%,采用图腾柱PFC+LLC拓扑架构的效率可以达到97.3%。

对于电流尖峰问题,慧能泰通过灵活可配的软启动过程进行解决。HP1010具备GUI软件灵活可配置的特点。此外,HP1010还有出色的雷击保护。

当前,充电系统变得更加智能,例如智能充电管理需要更智能的充电管理功能根据设备的使用情况和电池状态自动调整充电速度和时间,以延长电池寿命并提高充电效率,此外还有无线充电技术、快速充电技术等都需要一个更加智能的充电系统。为此,慧能泰为图腾柱PFC HP1010提供了功率计量的功能,有八个参数可以根据设计的具体要求进行灵活配置。

预计在芯片厂商的不断技术迭代下,图腾柱PFC的技术潜力将被进一步释放,从而在电力电子系统中发挥更出色的表现。

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