充电桩、数字电源设计应用解决方案及应用场景

发布时间:2024-07-10 阅读量:7158 来源: 我爱方案网 作者: bebop

数字电源的使用已经逐渐普及到服务器、通讯设备、汽车充电桩、个人电脑等领域。由于现在的电源功率越来越大,产品的规格要求越来越高,传统类比电源由于硬件的限制,比较难达到这些需求,所以中高功率的电源供应器正在慢慢由传统的类比控制转变成数字方式,以更好地实现控制、管理与监测功能。

从控制方面来说,数字电源具有更高的精度、更快的响应速度、更强的稳定性、便于集成和控制、功能更加多样化等优势。通过数字控制设定开关电源的内部参数可以改变电源特性,还可以在实现电源管理的同时最大限度地降低损耗,满足复杂的高性能系统对可控性和快速实时反应的要求。
实现电源数字控制的关键在于控制“核”,作为小华半导体首款数字电源SoC产品,HC32F334适用于电源、变频设备、楼宇自动化和工业驱动等应用。其中的集成FPU的120MHz ARM M4 内核、硬件加速器和特定功能配置,可以帮助电源设计师实现更高性能、更经济的电源控制功能。
其它参数方面,HC32F334针对数字电源应用集成了丰富的行业特定外设,如12路130-ps高精度PWM,36路普通PWM,集成3个12-bit 2.5MSPS ADC、支持高达22路输入采样,3个DAC,3个比较器,集成捕获单元,16个可编程逻辑单元PLA,兼容5V-tolerant GPIO等;集成丰富的通信接口:4*USARTs,1*SPI,1*I2C,3*LIN,2*CAN-FD。

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下面我爱方案网将推荐国内外性能领先的即插即用数字电源方案PCBA及其技术实现方式,以作参考。

意法半导体3 kW 全桥 LLC 谐振数字电源方案

方案简介:

一款数字控制的3 kW全桥LLC谐振DC-DC转换器,具有输出同步整流功能。该套件由电源板、数字控制板、适配器板和固件模块组成。

LLC转换器的全桥初级部分基于MDmesh DM2功率MOSFET,可实现高效率性能。PWM开关频率通过数字控制来调节输出电压。该转换器在接近谐振的频率下工作,以最大限度地提高效率,并在整个工作范围内实现零电压开关 (ZVS)。

数字控制板上的STM32F334微控制器嵌入了高分辨率定时器,可实现更精细的调节,并可通过 USART、CAN、SMBus 和光耦合串行通信来传输状态信息。

方案特点:

  • 额定功率:
    • 输入直流电压:375 V 至 425 V
    • 输出电压:48 V
    • 最大输出电流:62.5 A
    • 输出功率:3 kW
    • 峰值效率:95.3%
    • 高频变压器隔离电压:4 kV
  • 谐振和开关频率:
    • 最大DC-DC开关频率:380 kHz(启动时)
    • 闭环开关频率:120kHz 至 250kHz
    • 谐振频率:175 kHz
  • 保护机制:
    • 输入和输出端的欠压和过压保护
    • 过热保护
    • 短路保护
    • 根据输出功率和温度调节空气流速的强制冷却
  • 效率:
    • 自适应同步整流
    • 轻负载突发模式


应用场景:


通信电源,服务器电源,PV储能电源,UPS不间断电源

小华HC32F334  3kW 两相交错全桥LLC方案(参考设计)

方案简介:
交错式LLC电源拓扑能大幅度降低LLC输出电流纹波,可以减少输出侧滤波电容,从而减少系统体积;扩大单相LLC变换器的输出功率容量,相比直接并联,多相交错后相间易于均流;轻负载时还可以以单相全桥模式工作。所以已经广泛应用在中大功率工业领域。小华HC32F334专用数字电源控制器结合了交错LLC的发波时序和保护需求,完全自主开发设计,支持12路130ps高精度HRPWM。
方案特色:
输入电压:DC 380-420V
输出电压:DC 48V
功率:3000W
峰值效率:97%
谐振频率:132K
两相均流度:>95%
输出纹波:<1%
应用场景:
AC/DC、DC/DC数字电源应用,如通信与服务器电源、砖块电源、微逆、充电桩DC/DC等。

EV交流充电桩方案


面向EV交流充电桩市场需求,极海采用基于Cortex-M4F内核的高适配型APM32F411系列MCU实现应用。该芯片具有高速运算能力,可满足系统精确的电源管理与充电控制需求;具备多种工作模式,实现灵活的充电桩运行控制;拥有丰富的高精度外设资源,以实现对系统参数的高精度监控,并简化系统设计。凭借APM32F411系列MCU优秀的产品特性,可满足市场对充电桩应用在功耗、性能、性价比等方面的综合需求。
 
APM32F411 EV交流充电桩方案特点

该方案主要应用于6.6KW交流智能家桩/小区共享桩/商业停车场/企事业单位停车/汽车租赁/运营商停车等场合,主要特点:
高效可靠充电管理
■  交流充电功能,支持单枪充电(可扩展到双充14KW),最大6.6KW充电
■  过流、短路、过压、欠压、漏电、防雷击、充电、联机中断保护功能,板载隔离器件、保险丝、漏电保护器,保障器件安全及系统稳定性
■  采用专用AC/DC辅助电源模块,实现稳定供电
■  设有故障紧急停充功能

先楫HPM6280电源LLC方案

方案简介:
基于HPM6280高性能CPU实现400VDC转48VDC,功率1500W,效率达到了96%以上,实现400VDC转1500VDC,功率1500W,效率达到了96%以上
方案特点:
150-300K的PWM调制频率,CPU资源占用不到30%
应用场景:
服务器,光伏并网
上述方案可应用到的场景:
1. 通信设备:通信设备对电源的精度、稳定性和可靠性要求较高,数字电源技术可以满足这些要求。例如,在无线通信基站中,数字电源技术可以实现对功率放大器的精确控制,提高通信质量;在数据中心中,数字电源技术可以实现对服务器电源的高效管理,降低能耗。
2. 工业自动化:工业自动化设备对电源的稳定性和可靠性要求较高,数字电源技术可以满足这些要求。例如,在机器人控制器中,数字电源技术可以实现对电机驱动器的精确控制,提高机器人的运动精度;在数控机床中,数字电源技术可以实现对伺服电机的高效管理,提高加工精度。
3. 医疗设备:医疗设备对电源的安全性和可靠性要求较高,数字电源技术可以满足这些要求。例如,在医疗影像设备中,数字电源技术可以实现对高压发生器的精确控制,保证影像质量;在医疗监护设备中,数字电源技术可以实现对电池充电器的高效管理,延长电池寿命。
4. 新能源汽车:新能源汽车对电源的精度、稳定性和可靠性要求较高,数字电源技术可以满足这些要求。例如,在电动汽车中,数字电源技术可以实现对驱动电机的精确控制,提高汽车的动力性能;在充电桩中,数字电源技术可以实现对充电过程的高效管理,提高充电效率。
5. 消费电子:消费电子产品对电源的精度、稳定性和可靠性要求较高,数字电源技术可以满足这些要求。例如,在智能手机中,数字电源技术可以实现对摄像头、屏幕等关键部件的精确供电,提高手机的性能;在平板电脑中,数字电源技术可以实现对电池的高效管理,延长电池寿命。

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