基于無橋圖騰柱架構(gòu)與SCR浪涌限流，以ST SiC MOSFET與STM32F334設(shè)計(jì)的3.6 kW PFC 數(shù)位電源方案: STEVAL-DPSTPFC1

STEVAL-DPSTPFC1 3.6 kW無橋圖騰柱(bridgeless totem pole)升壓電路可透過浪涌電流限制器（ICL Inrush Current Limiter）實(shí)現(xiàn)數(shù)位功率因數(shù)校正（PFC）。

它可幫助您使用最新的ST電源套件設(shè)備設(shè)計(jì)創(chuàng)新的拓?fù)洌禾蓟?SiC) MOSFET（SCTW35N65G2V），晶閘管SCR（TN3050H-12WY），隔離式FET驅(qū)動(dòng)器（STGAP2S）和32位MCU（STM32F334）。該方案以72 kHz運(yùn)行的緊湊型轉(zhuǎn)換器,具有高峰值效率,97.5％，低總諧波失真 THD ( Total Harmonic Distortion ) ,3.7％, 并減少了材料清單。

它實(shí)現(xiàn)了一種堅(jiān)固的電路，可滿足高達(dá)4 kV的EMC標(biāo)準(zhǔn)，從而提供了高開關(guān)壽命并減少了EMI輻射。用作交流線路極性切換器的晶閘管SCR可以在加電或線路下降恢復(fù)時(shí)實(shí)現(xiàn)電流限制：PFC效率最佳，并且不會(huì)發(fā)生EMI效應(yīng)。該解決方案包括具有無橋圖騰柱升壓功能的電源板（帶有浪涌限制器電路，開關(guān)驅(qū)動(dòng)器和輔助電源），帶有其MCU的控制板，PFC / ICL控制固件，以及用于MCU軟件調(diào)試的適配器板。

該解決方案適合需要緊湊布局和高質(zhì)量功率因數(shù)校正的應(yīng)用：

· 電池充電器

· EV車載充電

· UPS和工業(yè)充電器，

· 工業(yè)中的SMPS

· 數(shù)據(jù)中心和電信環(huán)境

它使用以下ST電源IC：

· 1200 V，30 A汽車級晶閘管(Thyristor)（TN3050H-12WY）

· 650 V，35 A，SiC功率MOSFET（SCTW35N65G2V）

· 1700 V，4 A，電隔離單柵極驅(qū)動(dòng)器（STGAP2S）

· 帶有DSP和FPU指令的STM32F3混合信號MCU（STM32F334）

· 節(jié)能的離線高壓開關(guān)穩(wěn)壓器, 用于輔助電源供應(yīng)轉(zhuǎn)換器（VIPER26LD）

方案設(shè)計(jì)重點(diǎn)說明如下:

圖騰柱Totem-Pole配置通常用于PFC拓?fù)渲幸詫?shí)現(xiàn)高效率和高功率密度

PFC控制算法

數(shù)位控制浪涌電流限制（ICL）

浪涌電流限制器（ICL Inrush Current Limiter）使用繼電器,熱敏電阻及SCR 的比較:

交流過零時(shí)電流穩(wěn)定的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)

STSW-DPSTPFC1FW固件控制STEVAL-DPSTPFC1 3.6 kW無橋圖騰柱(bridgeless totem pole )升壓電路。

它運(yùn)行在STM32F334微控制器上，透過控制電路板啟動(dòng)時(shí)的浪涌電流, 達(dá)到效率，總諧波失真THD，功率因數(shù)和可靠性方面提高性能。

固件在上電時(shí)或板子復(fù)位后立即可用。

STSW-DPSTPFC1FW提供了一個(gè)配置和控制參數(shù)（SCR開啟延遲步長，保護(hù)閾值(thresholds)和電流/電壓控制器系數(shù)）的環(huán)境。

該固件包基于STM32CubeMX（v 4.22），并且是為IAR / EWARM工作區(qū)（版本7.70）設(shè)計(jì)的。

https://www.st.com/en/embedded-software/stsw-dpstpfc1fw.html

重要零件

SiC功率MOSFET及柵極驅(qū)動(dòng)器

?場景應(yīng)用圖

?產(chǎn)品實(shí)體圖

?展示板照片

?方案方塊圖

?核心技術(shù)優(yōu)勢

· 使用可操作于低頻段的硅控整流器SCR來控制浪涌電流限制有助于免除使用占空間的熱敏電阻 /繼電器。

· 峰值效率：97.5％，總諧波 失真（THD）為3.7％

· 緊湊型PFC轉(zhuǎn)換器

· 更高的開關(guān)壽命

· 符合4 kV時(shí)的EMI規(guī)范

· 符合RoHS和WEEE

?方案規(guī)格

?輸入交流電壓：85VAC至264VAC

?直流輸出電壓：400VDC

?最大輸入電流：16A

?開關(guān)頻率：72kHz

?操作模式：CCM

?230VAC，50％負(fù)載時(shí)，峰值效率?97.5％

?iTHD <10> 30％負(fù)載

?數(shù)位浪涌電流限制控制