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Microchip dsPIC33C 应用於SiC 及 GaN之叁考设计
 

【作者: 陳建男】2020年10月26日 星期一

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随着5G、AI及物联网世代逐步来临,以及功率元件碳化矽(Silicon Carbide, SiC)、氮化??(Gallium Nitride, GaN)技术成熟催化之下,高效率、低功耗和高功率密度电源设计需求势必日益普及。为符合市场需求,Microchip在16位元dsPIC33系列产品不断开发进步,从最早dsPIC33F单核心数位控制器,至今扩展到dsPIC33CK单核心与dsPIC33CH双核心数位控制器,为使用者提供多元化选择。乃至开发工具方面,Microchip提供Digital Power Development Board(DM330029),如(图一)所示,结合不同型号的Digital Power PIM,如(图二),可灵活的测试及评估Microchip全系列dsPIC33,加速熟悉dsPIC33与产品开发。



不仅如此,客户所引颈期盼,针对成熟的SiC和新兴的GaN等相关应用,Microchip也推出30kW Vienna 3-Phase Power Factor Correction(PFC)叁考设计,除了采用Microchip高效能的SiC功率元件,并在2020年协同Efficient Power Conversion(EPC)和Transphorm合作夥伴分别开发1/16th Brick Power Module和Bridgeless Totem-Pole PFC,其相关介绍如下:


(1)30kW Vienna 3-Phase Power Factor Correction(PFC)叁考设计


叁考(图三),控制核心采用dsPIC33CH256MP506双核DSC,硬体上则采用Microchip 700V SiC MOSFETs和1200V SiC diodes,於30kW输出下,最大效率可达98.6%,而半载及满载电流THD < 5%。Microchip除了提供完整叁考设计文件,也提供Piecewise-Linear Electrical Circuit Simulation(PLECS)模拟档,使用者可在开发初期,先经由模拟评估其可行性与预估效能。有兴趣的读者,可到microchip.com/SiC 下载相关产品规格及应用文件。



(2)EPC9143 300W 1/16th Brick Power Module叁考设计


叁考(图四),该叁考设计输入电压为48V,输出电压为12V,输出电流为25A,峰值效率 > 95%,最大功率密度为730W / in3,可广泛应用於数据中心、电信和汽车等电源应用;结合dsPIC33CK DSC控制,充分发挥GaN FET的高性能,实现高切换频率Intermediate Bus Converter(IBC)应用。在韧体控制方面,此叁考设计提供Average Current Mode Control (ACMC)及Advanced Type IV Voltage Loop Control (AVMC)两种截然不同的控制模式供叁考,使用者可针对自身实际需求选择最隹控制模式。



(3)TDTTP4000W066C 4kW Bridgeless Totem-Pole PFC


(图五)为4kW Bridgeless Totem-Pole PFC叁考设计,透过Microchip的dsPIC33CK,实现高效率及高效能AC/DC转换,其主要硬体设计规格为:


· 输入电压85 VAC ~ 265 VAC, 47Hz - 63Hz


· 输入电流18A, 2000W@115 VAC / 4000W@230 VAC


· 输出电压 387 VDC


韧体控制方面,电压和电流环补偿器采用2P2Z演算法,并结合Feed Forward 控制,改善输入电流THD,使其Power Factor > 0.99。



欲获得更多数位电源相关讯息及开发工具,请叁考官方网站 microchip.com/smps,亦欢迎与我们经验丰富的设计团队联系。


本文作者为:Microchip工程师 陈建男


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