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SiC为通讯电源PFC设计提供更高效简化的设计方案

发布时间:2016-06-08 责任编辑:susan

【导读】通讯电源是服务器,基站通讯的能源库,为各种传输设备提供电能,保证通讯系统正常运行,通信电源系统在整个通信行业中占的比例比较小,但它是整个通信网络的关键基础设施,是通信网络上一个完整而又不可替代的关键部件。

通信电源产品种类繁多,一般集中放在机房里,如图1所示。
 
图1:通讯电源机房
 
目前主流的通讯电源,其参数如下:
 
•输入电压AC:90-264V 50/60Hz
 
•输出功率:2kw
 
•输出:最大电压12V/164.2A
 
•功率密度:26.14w/Cu.Inch.
 
•效率:93%
 
在通讯电源中要求高效,功率密度高、体积小、重量轻、成本低,有些工程师采用多种功率段并级成大功率,通讯电源主要由可控整流PFC,逆变和整流三大块组成,要提高效率和功率密度必须要降低损耗,在前端的可控整流PFC部分会有几种拓扑,ZVT PFC,无桥PFC,交错并联PFC以及SiC的硬开关PFC。在这么多拓扑中,除了SiC硬开关PFC以外,其他几种控制方式都十分复杂,因此在新一代的主流设计中工程师们对SiC的硬开关PFC更感兴趣。由SiC器件组成硬开关电路如下图2所示:
 
图2:SIC管的硬开关boost电路
 
因为SiC器件的特性,SiC二极管的反向恢复时间接近0,因此开关损耗很低。将SiC用于PFC中可以带来的好处是:高频化、在较高的开关频率下依然可以得到较低的开关损耗,电感的体积可以减小,同时还提高了功率密度。
 
在六管组成三相VIENNA拓扑的PFC,采用全6管SiC的MOSFET,可以省掉快恢复二极管,如下图3所示:
 
图3:由6个SIC MOSFET组成的PFC电路
 
上图的6管PFC,如果选用6个900V的65毫欧的SiC MOSFET或者1200V的160毫欧/80毫欧的SiC MOSFET,目标开关频率是100Khz,最大可以做到20KW功率。
 
图4:SIC MOSFET开通和关管的波形
 
从图4的仿真模型中可以看出,在开通和关断的交越区域非常小,因此损耗非常小,CREE的SiC产品可以实现在通讯电源上的高效、低成本、小体积以及高可靠性的要求。
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