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利用dsPIC33CK制作全桥相移峰值电流控制直流转直流750W转换器
 

【作者: 鄭世仁】2019年09月23日 星期一

浏览人次:【1704】
  

随着科技日新月异的时代,数位化切换式电源已广泛地应用在不同市场中,而开关切换操作在不同切换频率下,SiC MOSFET与GaN MOSFET各具有其优势。且普遍二次侧DC/DC架构多为全桥相移(PSFB)或串联谐振(LLC) ,应用在伺服器 (server power)、EV充电桩、DC micro-grid system和个人电脑等设备上等。在当今交换式电源(SMPS)技术日渐成熟,不仅要考虑如何提高效率,且未来的发展趋势如开关切换频率提高、有效缩小被动元件体积,以期达到更高的功率密度。


Microchip因应客户应用需求推出新系列产品dsPIC33CK/CH MP产品,并制作叁考应用电路(demo board)提供客户开发产品验证。本文将探讨如利用dsPIC33CK来实现峰值电流控制全桥相移转换器,在负载快速变动下,提高系统响应速度,并可维持稳定的输出电源。


下方图(一)为全桥相移DC/DC直流-直流转换器系统电路,并提供如何配置实现全桥相移转换器Q1~Q6 PWM控制,电流检测与峰值电流斜率补偿的示意图。'CK/CH'系列支持可配置电流斜率补偿(不需要外部HW配置)。使用内置PDM+ DAC模块做电流斜率补偿。



透过图(二)Microchip Digital Power PKPSFB converter (Peak Current Controlled Phase Shift Full Bridge) 开发板做验证说明。此开发板利用dsPIC33CK MP系列实现PKPSFB 750W转换器,二次侧具有同步整流功能,并且支援过/欠电压(OVP/UVP) 、过电流(OCP) 、过温保护(OTP)与短路保护控制等。



在设计过程中我们利用Microchip MPLAB® MindiTM类比模拟器作验证。来达成理论与实作是吻合的,并可减少开发时间与除错。以下我们来说明模拟与实作波形:


  • 图(三)利用Microchip MPLAP Mindi模拟PKPSFB 750W的输出电压,开关Vgs波形与输入电流波形。



  • 图(四)为实际测试的PKPSFB 750W的输出电压,开关Vgs、Vds波形与输入电流波形。我们可看出与模拟是吻合的达成理论与实作为基础。


  • 图(五)由波形可看出开关达成零电压切换(ZVS),有效的减小开关切换损,不管在轻载或是重载都可达成ZVS,并且提高系统的转换效率。



  • 图(六)负载动态从负载的25% (15.625A) 到75% (46.875A),反之亦然。



    表(一)为系统效率,不同的DC电压由380V~400V输入,负载由10%~100%所量测的效率。由表可看出在系统效率负载由轻载至重载都高於90%,且最高效率在50%负载效率高达97.58%。



    本文所探讨PKPSFB型转换器,利用理论实作与模拟软体分析,得到最隹化转换器效率,藉由系统在轻载具由零电压切换(ZVS) ,如表(一)可得到最高效率可高达97.58%。


    若有任何疑问,欢迎与我们经验丰富的设计团队联系,或叁考官方网站:


    https://www.microchip.com/design-centers/intelligent-power


    作者 郑世仁 Microchip应用工程师


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