基于无桥图腾柱架构与SCR浪涌限流，以ST SiC MOSFET与STM32F334设计的3.6 kW PFC 数位电源方案: STEVAL-DPSTPFC1

STEVAL-DPSTPFC1 3.6 kW无桥图腾柱(bridgeless totem pole)升压电路可透过浪涌电流限制器（ICL Inrush Current Limiter）实现数位功率因数校正（PFC）。

它可帮助您使用最新的ST电源套件设备设计创新的拓扑：碳化硅(SiC) MOSFET（SCTW35N65G2V），晶闸管SCR（TN3050H-12WY），隔离式FET驱动器（STGAP2S）和32位MCU（STM32F334）。该方案以72 kHz运行的紧凑型转换器,具有高峰值效率,97.5％，低总谐波失真 THD ( Total Harmonic Distortion ) ,3.7％, 并减少了材料清单。

它实现了一种坚固的电路，可满足高达4 kV的EMC标准，从而提供了高开关寿命并减少了EMI辐射。用作交流线路极性切换器的晶闸管SCR可以在加电或线路下降恢复时实现电流限制：PFC效率最佳，并且不会发生EMI效应。该解决方案包括具有无桥图腾柱升压功能的电源板（带有浪涌限制器电路，开关驱动器和辅助电源），带有其MCU的控制板，PFC / ICL控制固件，以及用于MCU软件调试的适配器板。

该解决方案适合需要紧凑布局和高质量功率因数校正的应用：

· 电池充电器

· EV车载充电

· UPS和工业充电器，

· 工业中的SMPS

· 数据中心和电信环境

它使用以下ST电源IC：

· 1200 V，30 A汽车级晶闸管(Thyristor)（TN3050H-12WY）

· 650 V，35 A，SiC功率MOSFET（SCTW35N65G2V）

· 1700 V，4 A，电隔离单栅极驱动器（STGAP2S）

· 带有DSP和FPU指令的STM32F3混合信号MCU（STM32F334）

· 节能的离线高压开关稳压器, 用于辅助电源供应转换器（VIPER26LD）

方案设计重点说明如下:

图腾柱Totem-Pole配置通常用于PFC拓扑中以实现高效率和高功率密度

PFC控制算法

数位控制浪涌电流限制（ICL）

浪涌电流限制器（ICL Inrush Current Limiter）使用继电器,热敏电阻及SCR 的比较:

交流过零时电流稳定的设计挑战

STSW-DPSTPFC1FW固件控制STEVAL-DPSTPFC1 3.6 kW无桥图腾柱(bridgeless totem pole )升压电路。

它运行在STM32F334微控制器上，透过控制电路板启动时的浪涌电流, 达到效率，总谐波失真THD，功率因数和可靠性方面提高性能。

固件在上电时或板子复位后立即可用。

STSW-DPSTPFC1FW提供了一个配置和控制参数（SCR开启延迟步长，保护阈值(thresholds)和电流/电压控制器系数）的环境。

该固件包基于STM32CubeMX（v 4.22），并且是为IAR / EWARM工作区（版本7.70）设计的。

https://www.st.com/en/embedded-software/stsw-dpstpfc1fw.html

重要零件

SiC功率MOSFET及栅极驱动器

►场景应用图

►产品实体图

►展示板照片

►方案方块图

►核心技术优势

· 使用可操作于低频段的硅控整流器SCR来控制浪涌电流限制有助于免除使用占空间的热敏电阻 /继电器。

· 峰值效率：97.5％，总谐波 失真（THD）为3.7％

· 紧凑型PFC转换器

· 更高的开关寿命

· 符合4 kV时的EMI规范

· 符合RoHS和WEEE

►方案规格

•输入交流电压：85VAC至264VAC

•直流输出电压：400VDC

•最大输入电流：16A

•开关频率：72kHz

•操作模式：CCM

•230VAC，50％负载时，峰值效率〜97.5％

•iTHD <10> 30％负载

•数位浪涌电流限制控制