【原理图&代码开源】3kW国产化数字电源方案,95%峰值效率,PFC+全桥LLC拓扑

发布时间:2026-02-26 阅读量:13193 来源: 我爱方案网 作者: bebop

由于电源小型化要求很高,功率密度大,因而电源必须采用高频的开关变换。但是对于传统的硬开关变换控制,开关频率较高,开关管的开关损耗加大,电路变得极为不可靠,不能满足要求。综合系统要求,在不增加系统复杂性的基础上,必须采用谐振软开关技术降低开关损耗。


LLC谐振变换器是一种典型的全桥谐振变换器,主要由谐振网络(电感L、电容C和变压器漏感)以及全桥开关组成。其核心特点为:

  • 谐振网络实现零电压开关(ZVS)或零电流开关(ZCS),降低了开关损耗。
  • 通过调节谐振频率,实现输出电压的高效调节。


LLC谐振变换器因其高效率、低开关损耗及宽范围输出电压调整能力,广泛应用于电源系统中。


为帮助工程师快速开发高性能数字电源方案,我爱方案网推荐三款PFC+LLC拓扑数字电源方案,它们都是能批量出货的即插即用方案,源代码&原理图开源可交付,能帮助设备终端商实现国产化快速导入的需求。

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3.3kW单相Boost PFC+全桥LLC 数字电源方案

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方案介绍:

方案采用两颗HPM5361的国产高性能RISC-V MCU芯片分别作为 PFC 和 LLC 控制器,所有控制逻辑由软件实现。采用主动式PFC技术与高效LLC谐振变换器拓扑相结合,全面提升系统能效、功率密度与整体成本效益,适用于服务器电源、储能系统等高可靠性应用场景。

方案参数:

· 输出功率:高达3.3KW

· 峰值效率:高达95%

· 拓扑结构:桥式PFC + 全桥 LLC + 硬件同步整流(SR

· 性能特性:高功率因数(High PF),低总谐波失真(Low iTHD

· 输入电压(Vin):90 V265 VAC

· 输出规格(Vo):54 V62 A

· 通信接口:RS485

方案波形测试结果

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应用场景:

适用于通信基站设备、数据中心服务器电源、新能源及电力系统等领域。

泰为3kW交错CRM图腾柱PFC+LLC数字电源

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方案基于国产MCU TAE32G5800全数字化控制,主频200MHz,集成高速ADC、8对高精度HRPWM(分辨率156ps)、4路13bitADC(5MSPS)、硬件比较器(CMP),满足数字电源实时控制需求,整套方案原理图、源代码开源可交付。


通过优化电路设计与布局,本电源方案在紧凑的体积内实现 3000W 的强劲功率输出,功率密度大幅提升,有效节省数据中心宝贵的空间资源, 满足高密度计算场景需求。

方案规格:

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方案优势:

超高效率,节能降耗


本方案采用交错并联CRM图腾柱无桥PFC与半桥LLC软开关拓扑,配合高性能氮化镓(GaN)开关管,实现全软开关,效率与可靠性双提升实现整机峰值效率超过96%,功率因数高达0.99,总谐波失真(iTHD)低于5%。高效率设计显著降低能耗,减少散热压力,助力实现绿色节能目标。

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不同负载下整机效率图

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不同负载下PF值

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不同负载 iTHD值

创新拓扑,更优实现

PFC算法优化:交错并联PFC电感电流过零检测(ZCD),结合CRM控制算法优化,大幅降低开关管的损耗,确保高效能量转换。

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PFC电感电流波形

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176V AC输入下 iTHD波形

LLC均流技术:谐振腔电流均分,软开关条件精准计算,效率达行业领先水平。损耗更低,性能更稳。

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LLC 谐振腔波形

小华HC32F334  3kW 两相交错全桥LLC方案(参考设计)
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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。


产品亮点:

1.高效能设计:峰值效率高达97%,全负载范围内实现软开关,显著提升能源利用率。

2.先进拓扑结构:采用两相交错全桥LLC拓扑,有效降低输出电流纹波,减少输出滤波电容需求,缩小系统体积。

3.智能控制方案:基于HC32F334数字电源控制器,支持12路130ps高精度HRPWM,实现复杂时序控制。

结合自驱与软件控制的同步整流(SR)驱动,优化关断和开关控制,提升效率。

4.灵活均流控制:通过ADC采样两路谐振腔电流,动态调整相位角度,确保两相均流度>95%。

5.全面保护机制:集成过温、输出过流、输入过欠压、输出过压等多重保护功能,增强系统可靠性。

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。


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