基于ST STNRGPF02 高效率交錯式數位控制PFC的2KW服務器電源方案

該方案STEVAL-IPFC02V1是2kW高效率交錯式PFC參考設計，采用交錯式 CCM模式拓撲設計，主要用于大功率電源（大于600W）PFC設計，應用市場主要是通信電源，服務器電源，工業電源等。該方案是基于STNRGPF02控制器實現數字功率因數控制， 特點是逐周期電流調節和靈活的數字控制，實現非常高的功率因數和非常低的諧波失真。STNRGPF02是半數字電源芯片，混合信號平均電流模式控制，逐周期調節(模擬流控電制回路)；CCM固定頻率操作, 開關頻率(fsw) 60khz；它是可以驅動多達兩路交錯PFC通道的CCM模式以及固定頻率下的平均電流模式控制方案。

2KW的交錯PFC參考設計包括一個2通道交錯式CCM升壓功率板，輔助電源，控制板（包括嵌入式STNRGPF02數字控制器和用于編程的小適配器板）。根據具體的設計要求，ST網站上eDesignSuite工具可以方便的配置每個交錯式STNRGPF02的參數。這個參考設計的目的是提供一個靈活的PFC變換器器，在高功率應用場合，輸入電壓范圍90到265 V (50/60 Hz)，可以實現高功率因數和非常低的THD。

 STNRGPF02實現混合信號(模擬/數字)控制，是數字控制器的理想選擇；將可編程高端數字解決方案的靈活性與模擬組件的響應性和準確性相結合。在硬件上內部電流環路由一個模擬比例積分(PI)補償器組成，確保最高的帶寬和電流逐周期檢測。外部電壓環由具有快速動態響應的數字PI控制器實現；實現高端數字的優勢沒有傳統模擬IC方案的缺陷，同時，在輸入電壓或負載電流突然變化時，為了實現快速瞬態響應時它還有輸入電壓和負載前饋功能。

?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

1. 采用交錯式 CCM模式設計，主要用于大功率電源PFC設計。

2. STNRGPF02是半數字電源芯片，混合信號平均電流模式控制，逐周期調節(模擬電流控制回路)；CCM固定頻率操作, 開關頻率(fsw): 60khz

3. STNRGPF02實現混合信號(模擬/數字)控制，將可編程高端數字解決方案的靈活性與模擬組件的響應性和準確性相結合。內部電流環路由一個模擬比例積分(PI)補償器組成，確保最高的帶寬和周期的周期調節。外部電壓環由具有快速動態響應的數字PI控制器實現.

4. 完善的保護功能：集成勵磁涌流限制器功能，過流和過熱保護，輸入電壓和負載電流前饋,可編程相位脫落；脈沖突發模式操作。

5. 擁有GUI界面，方便調整相關參數；有UART通信接口。

?方案規格

?輸入電壓范圍: 90到265 VAC，輸入頻率為47-63Hz.

?最大輸出功率:2kw at 230 V, 1kw at 115V; 輸出電壓400V。

?功率因數:20%負載時> 0.98，總諧波失真:在20%的負載下<5%。

?完善保護功能：可編程過電流保護過熱保護，防浪涌限制，軟啟動和突發模式管理

?集成勵磁涌流限制器功能，輸入電壓和負載電流前饋,可編程相位脫落。