基于STM32G474RBT6 MCU的数字控制3KW通信电源方案

时间:2023-09-11来源:大大通

STDES-3KWTLCP参考设计针对5G通信应用的3 kW/53.5V AC-DC转换器电源,使用完整的ST数字电源解决方案。

STDES-3KWTLCP参考设计针对5G通信应用的3 kW/53.5V AC-DC转换器电源,使用完整的ST数字电源解决方案。

电路设计包括前端无桥图腾柱PFC和后端LLC全桥架构。前级图腾柱PFC提供功率因数校正(PFC)和谐波失真(THD)抑制,后记全桥LLC转换器提供安全隔离和稳定的输出电压。

该参考设计为高效率紧凑型解决方案,在230 VAC输入时,测量峰值效率为96.3%,低THD失真(满载时小于5%THD)并减少了材料成本。

外形尺寸为105 mm x 281 mm x 41 mm,功率密度高达40 W/in³。

该电源由两个功率级组成:一个由STM32G474RBT6 MCU 控制的无桥图腾极PFC, 以及次级 由另一个STM32G474RBT6 MCU 控制的全桥LLC+同步整流(SR)。

STDES-3KWTLCP还可以帮助用户使用ST最新的功率器件:第三代半导体SIC MOSFET、高压MDmesh MOSFET、超结MOSFET、隔离MOS 驱动器和VIPer系列辅助电源。

使用STM32G474RBT6 MCU 控制的前级无桥图腾柱PFC 实现原理如下图:

图腾柱PFC的架构模型如下图,四颗MOS在MCU的控制下,交替导通,实现功率因数校正的目的,其中左侧两颗,必须使用第三代宽禁带半导体,如SIC,GNA,本案例中使用的是ST第二代SIC SCTW35N65G2V。

使用STM32G474RBT6 MCU 控制的LLC + SR 实现原理如下图:

全桥LLC 的架构模型如下图,初级侧四颗高压MOS 使用ST低损耗的M6系列超结MOSFET ---STW70N65DM6 ,次级侧四颗低压MOS使用 STL130N8F7, SMD 5*6mm封装,导通阻抗3mR.

后级LLC转换部分,各主要功率器件的分布如下,结构非常紧凑:

12--高压MOS STW70N65DM6

13--谐振电感

14--谐振电容

15--主变压器

16--次级同步整流低压MOS

17--输出电容

18--MCU控制小板

►场景应用图

►展示板照片

►方案方块图

►核心技术优势

• 采用ST SIC MOS(宽禁带第三代半导体), 高温低阻,低开关损耗,低体二极管反向恢复电荷。 

• 主控MCU芯片ST32M474,全数字设计电源控制。 

• 功率密度达: 40 W/in^3。 

• 满负载时高功率因数&总谐波失真 THD <5% 。 

• 峰值浪涌电流<30A 。

►方案规格

• 输入电压:90~264V 

• 输入电压频率:47~63HZ 

• 输出电压:53.5V 

• 输出功率:3000W 

• 功率因数>0.98 @满负载 

• 峰值效率 96.3%

关键词: ST 第三代半导体 SIC GNA 图腾柱PFC 无桥PFC 全桥LLC 数字电源

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