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方案简介

本方案描述了如何为三相交流400V输入PFC转换器（这个电源）设计各种电路。请参考方案了解这个电源的规格、用途和特性数据。如果零件编号在电路图中有指示，但是在材料清单中标注为“未装载”（NC），不安装在PCB上。PCB上提供的装配位置，是用于电路设计时的恒定值调整。

实物图

简易框图

效率曲线

注意事项：（电击、烧伤等伤害）

在连接电源时要小心电击，在电源打开时不要触摸电源的任何部分。观察波形时要非常小心。即使这个电源停止了，由于剩余的电容电荷，仍然存在电击的风险。确认各个部分的电压已经足够降低后再触摸电路板。此外，由于这个电源根据负载电流产生热量，因此在电源运行时不要触摸电源的各个部分，可能有烧伤的风险。

参数

特点

1. 1.集成硅碳（SiC）MOSFET，提高效率和热性能。
2. 2.效率优化设计，包括对PFC电路进行高效率优化的详细指导，同时考虑EMI噪声和电源效率。
3. 3.先进的电路设计，整合了复杂的门控驱动电路和负偏置电路，以管理MOSFET的开关速度，并最小化寄生电容引起的潜在故障。
4. 4.使用德州仪器的PWM控制器，专注于精确控制和性能。
5. 5.安全措施，本方案使用了保险丝和涌流抑制器以确保安全性和可靠性。
6. 6.软件支持，HeadSpring的软件库用于控制软件的创建，包括软件和硬件集成在内的系统设计的全面方法。 

适用领域

1. 1.工业控制系统：需要高效电源转换的自动化设备和机器。
2. 2.数据中心：为服务器提供稳定和高效的电力。
3. 3.可再生能源系统：如太阳能逆变器，需精确功率因数校正。
4. 4.电动汽车充电站：提供快速且高效的充电解决方案。
5. 5.医疗设备：对电源质量有严格要求的医疗仪器。
6. 6.电力传输：在电网中使用，以提高传输效率和降低损耗。

这些应用都依赖于电源的高效率和可靠性，PFC转换器能够提供这些需求，确保系统稳定运行并降低能耗。

关键器件

交流线路电路设计

门控驱动电路

下图展示了U相下臂的典型门控驱动电路。门控驱动电路的设计会影响电源效率和EMI噪声。通常，电源效率和EMI噪声之间存在权衡关系，因此需要以平衡的方式设计两者。这个电源的门控驱动电路可以调整MOSFET的开关速度，如果你需要在MOSFET开启时减少噪声，改变门串联电阻（R48）到一个大值可能会减少EMI噪声。请注意，如果门串联电阻改为大值，不仅MOSFET的开启速度会减慢，而且关闭速度也会减慢，这可能导致电源效率的恶化。仅应增加MOSFET关闭速度，以减少在这种情况下电源效率降低。改变门串联电阻（R46）为小值可能只会增加MOSFET的关闭速度，并减少系统的电源效率降低。当改变门串联电阻时，必须确认EMI噪声、电源效率性能和热散性能是否满足系统要求。

U相下臂的典型门控驱动电路

负偏置电路

的典型门控驱动电路，当下臂关闭且上臂打开时，中间电位急剧上升，并且通过下臂MOSFET的漏极-栅极间镜像电容产生位移电流，流向智能门控驱动器的VOU端子（IC8）。当这个位移电流通过电路的栅极电阻时，会产生电压降，并且当栅极电压上升时，下臂可能会错误地被打开，导致上臂和下臂短路。通过使用一个齐纳二极管的负偏置电路，当下臂关闭时，栅极电压变为负值，从而防止错误开启。这个电源使用一个2V的齐纳二极管来制作一个2V的负偏置电路。

服务与支持

• ·整体解决方案：提供完整的PFC转换器方案以满足客户需求，并根据客户要求进行定制和优化。
• ·PCB :提供PCB板、PCB制造文件、钢网文件、印刷文件、Layout文件。确保布局合理、布线稳定。客户可根据自身需求进行二次开发和布局的调整。
• ·功率型MOSFET、光耦的选型：提供功率MOSFET和光耦的选型建议，并协助客户进行选型产品的参数和使用指南的获取。
• ·相关设计参考文献：IC相关设计文档、电路拓扑、设计原理解析、主要元器件选型规则、产品行业相关规定。
• ·套料：根据客户需求提供BOM套料，确保器件质量可靠。

器件简介

功率SiC MOSFET  TW070J120B

• ·第二代芯片设计（内置SiC肖特基势垒二极管）
• ·低二极管正向电压：VDSF = -1.35 V（典型值）
• ·高电压：VDSS = 1200 V
• ·低漏源电阻：RDS(ON) = 70 mΩ（典型值）
• ·由于高阈值电压而不易发生故障：Vth = 4.2 至 5.8 V（VDS = 10 V, ID = 20 mA）
• ·增强模式

隔离放大器TLP7920

• ·输出端供电电压：3.0至5.5 V
• ·输出端供电电流：6.2 mA（典型值）
• ·工作温度范围：-40至105℃
• ·共模瞬态抗扰度：15 kV/µs（最小值）
• ·安全标准

智能栅极驱动IC  TLP5214A

• ·峰值输出电流：±4.0 A（Max值）
• ·温度保证性能范围：-40至110°C
• ·供电电流：3.8 mA（Max值）
• ·电源电压：15 V至30 V
• ·阈值输入电流：6 mA（Max值）
• ·传播延迟时间：150 ns（MAX值）
• ·DESAT前沿消隐时间：1.1 μs（典型值）
• ·共模瞬态抗扰度：±35 kV/μs（最小值）
• ·绝缘电压：5000 Vrms（最小值）

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