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SiC為通訊電源PFC設計提供更高效簡(jiǎn)化的設計方案

發(fā)布時(shí)間:2016-06-08 責任編輯:susan

【導讀】通訊電源是服務(wù)器,基站通訊的能源庫,為各種傳輸設備提供電能,保證通訊系統正常運行,通信電源系統在整個(gè)通信行業(yè)中占的比例比較小,但它是整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò )的關(guān)鍵基礎設施,是通信網(wǎng)絡(luò )上一個(gè)完整而又不可替代的關(guān)鍵部件。

通信電源產(chǎn)品種類(lèi)繁多,一般集中放在機房里,如圖1所示。
 
圖1:通訊電源機房
 
目前主流的通訊電源,其參數如下:
 
•輸入電壓AC:90-264V 50/60Hz
 
•輸出功率:2kw
 
•輸出:最大電壓12V/164.2A
 
•功率密度:26.14w/Cu.Inch.
 
•效率:93%
 
在通訊電源中要求高效,功率密度高、體積小、重量輕、成本低,有些工程師采用多種功率段并級成大功率,通訊電源主要由可控整流PFC,逆變和整流三大塊組成,要提高效率和功率密度必須要降低損耗,在前端的可控整流PFC部分會(huì )有幾種拓撲,ZVT PFC,無(wú)橋PFC,交錯并聯(lián)PFC以及SiC的硬開(kāi)關(guān)PFC。在這么多拓撲中,除了SiC硬開(kāi)關(guān)PFC以外,其他幾種控制方式都十分復雜,因此在新一代的主流設計中工程師們對SiC的硬開(kāi)關(guān)PFC更感興趣。由SiC器件組成硬開(kāi)關(guān)電路如下圖2所示:
 
圖2:SIC管的硬開(kāi)關(guān)boost電路
 
因為SiC器件的特性,SiC二極管的反向恢復時(shí)間接近0,因此開(kāi)關(guān)損耗很低。將SiC用于PFC中可以帶來(lái)的好處是:高頻化、在較高的開(kāi)關(guān)頻率下依然可以得到較低的開(kāi)關(guān)損耗,電感的體積可以減小,同時(shí)還提高了功率密度。
 
在六管組成三相VIENNA拓撲的PFC,采用全6管SiC的MOSFET,可以省掉快恢復二極管,如下圖3所示:
 
圖3:由6個(gè)SIC MOSFET組成的PFC電路
 
上圖的6管PFC,如果選用6個(gè)900V的65毫歐的SiC MOSFET或者1200V的160毫歐/80毫歐的SiC MOSFET,目標開(kāi)關(guān)頻率是100Khz,最大可以做到20KW功率。
 
圖4:SIC MOSFET開(kāi)通和關(guān)管的波形
 
從圖4的仿真模型中可以看出,在開(kāi)通和關(guān)斷的交越區域非常小,因此損耗非常小,CREE的SiC產(chǎn)品可以實(shí)現在通訊電源上的高效、低成本、小體積以及高可靠性的要求。
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