基于無橋圖騰柱架構與SCR浪涌限流，以ST SiC MOSFET與STM32F334設計的3.6 kW PFC 數位電源方案: 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）實現數位功率因數校正（PFC）。

它可幫助您使用最新的ST電源套件設備設計創新的拓撲：碳化硅(SiC) MOSFET（SCTW35N65G2V），晶閘管SCR（TN3050H-12WY），隔離式FET驅動器（STGAP2S）和32位MCU（STM32F334）。該方案以72 kHz運行的緊湊型轉換器,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。

它實現了一種堅固的電路，可滿足高達4 kV的EMC標準，從而提供了高開關壽命并減少了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時實現電流限制：PFC效率最佳，并且不會發生EMI效應。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，開關驅動器和輔助電源），帶有其MCU的控制板，PFC / ICL控制固件，以及用于MCU軟件調試的適配器板。

該解決方案適合需要緊湊布局和高質量功率因數校正的應用：

· 電池充電器

· EV車載充電

· UPS和工業充電器，

· 工業中的SMPS

· 數據中心和電信環境

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，電隔離單柵極驅動器（STGAP2S）

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

· 節能的離線高壓開關穩壓器, 用于輔助電源供應轉換器（VIPER26LD）

方案設計重點說明如下:

圖騰柱Totem-Pole配置通常用于PFC拓撲中以實現高效率和高功率密度

PFC控制算法

數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:

交流過零時電流穩定的設計挑戰

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

它運行在STM32F334微控制器上，透過控制電路板啟動時的浪涌電流, 達到效率，總諧波失真THD，功率因數和可靠性方面提高性能。

固件在上電時或板子復位后立即可用。

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

該固件包基于STM32CubeMX（v 4.22），并且是為IAR / EWARM工作區（版本7.70）設計的。

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

重要零件

SiC功率MOSFET及柵極驅動器

?場景應用圖

?產品實體圖

?展示板照片

?方案方塊圖

?核心技術優勢

· 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轉換器

· 更高的開關壽命

· 符合4 kV時的EMI規范

· 符合RoHS和WEEE

?方案規格

?輸入交流電壓：85VAC至264VAC

?直流輸出電壓：400VDC

?最大輸入電流：16A

?開關頻率：72kHz

?操作模式：CCM

?230VAC，50％負載時，峰值效率?97.5％

?iTHD <10> 30％負載

?數位浪涌電流限制控制