ZHCT431 September 2023 LMG3522R030 , TMS320F280049C
1 引言
數(shù)據(jù)中心服務(wù)器電源單元斷電會(huì)導(dǎo)致從娛樂到金融交易再到家庭安防系統(tǒng)的所有方面發(fā)生中斷。諸如開源計(jì)算項(xiàng)目 (OCP) 中的 V2 電源架規(guī)范 [1] 等各種規(guī)范突顯出需要使用穩(wěn)健的交流壓降控制算法來減少服務(wù)器停機(jī)時(shí)間。此外，在傳統(tǒng)的連續(xù)導(dǎo)通模式控制中，數(shù)據(jù)中心需要具有成本效益的解決方案來提高功率因數(shù)校正 (PFC) 輕負(fù)載和峰值效率，同時(shí)縮小無源器件，這變得越來越困難 [28]。
為了解決這個(gè)問題，TI 使用兩相集成三角電流模式 (iTCM) PFC 開發(fā)了基于氮化鎵 (GAN) 的高密度設(shè)計(jì)（圖 1）[9]。在高頻下運(yùn)行的低值電感器使得此設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)高效率 (>99%) 和高功率密度 (120W/in3)。這些小型電感器在交流壓降恢復(fù)過程中存在一個(gè)獨(dú)特的問題，即只有幾微秒的開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間也可能會(huì)產(chǎn)生超過 70A 的開關(guān)電流。此外，時(shí)序中的任何延遲也會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)明顯的反向電流，從而進(jìn)一步加劇 PFC 的恢復(fù)問題。要將電流水平保持在安全水平并防止反向電流，需要開發(fā)一種新的解決方案來解決交流壓降和恢復(fù)問題。本文利用基于變頻、ZVS、5kW、基于 GaN 的兩相圖騰柱 PFC 參考設(shè)計(jì) [10] 的實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證數(shù)據(jù)來討論此解決方案，表 1 列出了主要元件和系統(tǒng)規(guī)格。
圖 1 采用電感器和電流包絡(luò)的 iTCM 拓?fù)洹?/span>| 參數(shù) | 值 |
|---|---|
| 交流輸入 | 90V - 264V |
| 線頻率 | 50Hz 至 60Hz |
| 直流輸出 | 400V |
| 最大功率 | 5kW |
| 滿載時(shí)的保持時(shí)間 | 20ms |
| Lg，低頻電感器 | 140μH |
| Lb，高頻電感器 | 14μH |
| Cb，高頻阻斷電容器 | 1.5μF |
| 總諧波失真 (THD) | OCP v3 |
| 電磁干擾 (EMI) | 歐洲標(biāo)準(zhǔn) (EN) 55022 A 級 |
| 運(yùn)行頻率 | 可變，75kHz 至 1.2MHz |
| 微控制器 | TMS320F280049C [11] |
| 高頻 GaN 場效應(yīng)晶體管 (FET) (S11、S12、S22、S21) | LMG3526R030 [12] |
| 低頻硅 FET (S3、S4) | IPT60R022S7XTMA1 |
| 尺寸 | 38mm × 65mm × 263mm |
| 功率密度 | 120W/in3 |