紧凑与可靠的数字电源设计解决方案

发布时间：2024-09-19 阅读量：2521 来源: 我爱方案网作者: bebop

摘要：数字电源系统通过DSP或MCU控制，结合高度集成的功率模块IC，实现了更高效的电源转换和更简单的系统设计。这些技术使得电源设计更加紧凑、可靠且易于集成，适用于多种应用场景，如工业控制、消费电子和汽车电子等。

在复杂的多系统业务中，数字电源相比模拟电源具有明显的优势。通过软件编程实现的数字电源不仅具有更高的可扩展性和可重用性，还能够通过实时过电流保护和管理减少外围设备的数量，简化系统设计并降低成本。

我爱方案网根据不同应用场景，推荐安全稳定且高效的数字电源方案及主控芯片。

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极海APM32F407通信电源方案

该方案以稳定性为前提，更确保方案整体的快速性、准确性与平稳性，单颗MCU即可对PFC单元和全桥LLC单元进行全面数字控制，实现整个负载范围的零电压开关，提高效率和可靠性。

方案主控采用极海APM32F407高性能MCU，是一种数字控制的紧凑型隔离式AC/DC电源设计，包括两个主要功率单元：前端的升压型功率因数校正单元PFC，及后端的谐振 LLC 全桥隔离式DC/DC变换器单元，可在所有运行模式下生成适用于电源电子开关器件的 PWM 波形、变占空比、变开关频率、相移控制等。

方案优势：

1.32位Arm® Cortex®-M4F 内核，最高主频168MHz，支持PFC及LLC的环路控制；

2.内置 3 个12位ADC，每个 ADC 最多有16个外部通道，支持 DMA，可以满足PFC+LLC通讯电源3通道电压跟3通道电流采集需求；

3.2 个可以提供 7 通道 PWM 输出的 16位高级定时器 TMR1、TMR8，支持死区生成和刹车输入等功能，满足通讯电源PFC单元跟LLC单元5个开关器件的控制需求，并且刹车输入可在紧急情况快速停机保护器件免受损坏；

4.4 个 USART、2 个 UART通信接口，可满足电源及上层系统的交互需求；

5.Flash容量最高为1MB，SRAM容量最高为192KB+4KB，满足程序存储和运算要求，并且有冗余便于程序扩展；

6.内置备份寄存器，可灵活保存控制参数，无需外部EEPROM；

7.支持交流电压AC90V~AC264V，频率50/60Hz，全电网兼容。

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%

MCU特色

M4 32位 120MHz CPU

36KB RAM 和128KB FLASH

2*6路130ps高精度PWM，支持高精度周期、高精度

占空比和高精度错相

10个事件驱动的时序引擎

可编程逻辑阵列PLA

带FPU和DSP内核

集成EMB功能

8通道DMA，灵活的触发源，支持连锁传输

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。

双向15KW三相双向充电桩电源方案

该方案是一个15KW的三相维也纳非隔离方案，可同时实现AC/DC和DC/AC的双向转换，非常适用于高功率充电桩，工业电池充电器，UPS等的前级应用。该方案直流电压：800Vdc，交流电压：400Vac@50Hz，功率15KW，效率高达99%，采用软启动，能有效抑制浪涌电流。

方案基于ST MCU STM32G474RET6实现控制，该芯片是ST新一代数字电源控制芯片，主频高达170MHz，内核采用Arm Cortex-M4，支持浮点运算，数学加速器，高精度定时器，该定时器可以同时发出12路PWM任意波，精度高达184ps，同时该芯片集成4个OP，多路UART，I2C，DAC控制，实现实时过流和过压保护。

方案优势：

三相三电平双向AC/DC转换。
AC交流电压：380±10%Vac，DC直流电压：800Vdc。
AC to DC模式：PF> 0.99，支持软启动，抑制浪涌电流。
整机效率高达99%。
主芯片采用ST新一代数字电源控制芯片STM32G474RET6，主频170MHz，Flash 512K，LQFP64。

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