MPF32010 トーテムポール・リファレンスデザイン

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1. 概要

1.1 説明

EVF32010-18831評価ボードは、トーテムポール・トポロジーに基づくAC/DC力率改善回路です。

トーテムポール / コンバータは長年知られてはいましたが、最近まで人気がありませんでした。主な欠点は、その高電圧をブロックするために非常に高速なトランジスタが必要だったことです。今日では、高速逆回復を備えたワイドバンドギャップ・トランジスタのおかげで、この問題は克服されています。

このトポロジーの使用は、その単純さと効率のおかげで広がっています。特定のトーテムポール力率補正 (PFC) コントローラのアドホック開発と、部品の適切なサイジングと選択により、堅牢性が向上します。

さらに、統合されたGUIにより、市場投入までの時間を大幅に短縮できます。

1.2. 特徴

  • 公称条件下で98.5%以上の効率
  • 公称条件下で99%を超える力率
  • 定格電力3kW
  • GUIインタフェース
  • 規格 :
    • 高調波電流 : IEC 61000-3-2
    • 伝導EMC : CISPR 32
    • 電圧低下 : IEC 61000-4-11

1.3. アプリケーション

  • 無停電電源装置
  • エネルギー貯蔵
  • サーバー SMPS
EVF32010-18831

図1 : EVF32010-18831

1.4. システムの説明

このコンバータは、1つのメインPCBと4つのドーターボードで構成されています。

ハードウェア図

図2 : ハードウェア図

図3: TP 簡易回路

図3 : TP 簡易回路

電力段の主な部品は、インダクタ、コンデンサ、および制御されたフルブリッジです。コイルに接続されたフルブリッジのブランチには、高周波 (65kHz) で切り替わるシリコンカーバイド (SiC) デバイスが実装されています。グリッド周波数で転流する低周波数ブランチのスイッチは、ダイオードで実装できます。ただし、伝導損失が低いため、Siトランジスタが好まれます。

トーテムポールPFCは、昇圧コンバータのように動作し、SiCデバイスが相補的に活性化され、Siデバイスが電流のリターンパスとして使用されます。コンバータの動作の詳細については、データシートをご参照ください。

インターリーブ昇圧PFCと比較すると、トーテムポールPFCには8つではなく4つの半導体デバイスがあります。これら4つのデバイスのうち、常に電流が流れるのは2つだけです。対照的に、インターリーブ昇圧PFCには3つの素子が同時に導通するため、トーテムポール・トポロジーの全体的な効率が向上します。

UnitedSiCのカスコードが高速スイッチングレッグに選択されました。損失や逆回復などの非常に優れた性能を備えており、さらに、スイッチをオフにするために負電圧を必要としません。したがって、すべてのトランジスタを駆動するために必要な補助電圧は12Vだけです (ハイサイド電源電圧は、ドライバのブートストラップ動作で得られます)。このシンプルさにより、システムの堅牢性が向上し、占有するボードスペースが大幅に削減されます。入力電圧 (VIN) は分圧器で検出されるため、極性を検出するためにコンパレータ回路を追加する必要はありません。これはコントローラのPLLによって行われます。

1.5. 関連ソリューション

このリファレンスデザインは、次のMPSソリューションに基づいています。

表1 : MPS IC

MPSの集積回路 概要
MPF32010 トーテムポール・コントローラ
MP18831-4CGY ハーフブリッジ・ドライバ
MCS1802GS-10 DC電流センサ

2. 仕様

2.1. 電気仕様

表2 : 電気仕様

パラメータ
VIN 80 VAC〜250VAC
周波数 45Hz〜66Hz
最大入力電流 19.6A
PF 0.99
効率 98.5%
VOUT 400VDC
電力 3kW

図25 : スタンドアロン効率

図28 : 力率

完全なリファレンス デザインをダウンロード
ビデオ : 高電圧PFC : MPF32010コントローラを搭載したブリッジレス力率補正 (PFC) を理解する

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