【应用】如何使用200V eGaN FET设计2.5kW高效FCML图腾柱无桥PFC整流器

2020-11-27 EPC
eGaN FET,EPC2215,EPC eGaN FET,EPC2215,EPC eGaN FET,EPC2215,EPC eGaN FET,EPC2215,EPC

云计算,可穿戴设备,机器学习,自动驾驶和物联网等应用程序的扩展使我们迈向一个更加数据密集的世界的同时,我们对数据中心和功耗的需求不断增加。效率,功率密度和交流-直流开关电源的成本的重要性正在推动创新的解决方案,eGaN FET可以解决这些创新的解决方案,以产生超高效功率因数校正(PFC)前端整流器解决方案,该解决方案致力于如何重点应用说明的方向。


飞跨电容4电平(FCML)图腾柱无桥PFC变换器

常规的2级图腾柱无桥PFC拓扑已成为使用650 V额定电压GaN FET实现高效率的普遍选择,但并未解决主电感器的功率密度和损耗限制。飞跨电容4电平(FCML)图腾柱无桥PFC拓扑是可以利用200 V eGaN FET的替代方案,该FET可以在274VACRMS的最大电网线电压下工作,并利用伏秒电感的降低和倍频可以显着提高功率密度并提供高效解决方案。 FCML图腾柱无桥PFC整流器的电源原理图如图1所示。它的另一个好处是,由于所需的电感较低,因此可将输入电流谐波降至最低失真,即使在最高峰值线路电压下也可以保持开关。

图1 eGaN FET图腾柱PFC整流器原理图


200 V额定电压值的EPC2215用于4级FCML图腾柱PFC转换器

使用多级拓扑的许多好处之一是可以使用较低电压的设备。 在这种4级拓扑中,在图1所示的高频支路中使用了六个级联的高频器件(Q1至Q6)。输出DC电压设置为400 V,因此每个高电平的电压应力频率设备仅为133 V,加上余量,确保200 V设备非常适合此拓扑。与传统的硅器件相比,EPC旗下额定电压200 V的EPC2215 eGaN FET具有8mΩ的RDS(on),如图2所示,具有较低的开关损耗,较低的驱动功耗和零反向恢复,从而提供了一种高效解决方案。

图2. 额定电压200V,8mΩ,EPC2215


图3显示了EPC2215和近匹配MOSFET等效器件的尺寸比较,后者大15倍,消耗的栅极功率将增加6.5倍。此外,与GaN场效应晶体管相比,较高的输出电容也会增加MOSFET的开关损耗。

图3. EPC2215和最匹配的MOSFET的器件尺寸比较,两者的额定电压都是200V


实验验证

构建了一个2.5 kW,飞跨电容4电平(FCML)图腾柱无桥PFC转换器,如图4所示[7]。 实验单元包括多张卡片; 1)带有EMI滤波器,内部电源(housekeeping power supply)和大容量输出电容的主板,2)控制器卡,以及3)GaN FET飞跨电容器多电平转换器卡。

图4 (a)完整的PFC整流器和(b)FCML无桥图腾柱转换卡示意图


图5显示了当转换器在240VACRMS输入电压下工作并向400 VDC负载提供2.5 kW的功率时,测得的输入AC电压,电感器控制良好的电流以及多级开关节点波形。

图5.  将2400 W输入400VDC负载时,电感电流(IL)、交流输入电压(VAC)和开关节点电压(VSW)的测量波形


图6显示了4电平FCML图腾柱GaN FET PFC的总功率效率,最高可达2.5 kW,1.4 kW时的峰值效率为99.25%,从900 W及以上保持在99%以上。

图6. 四电平FCML图腾柱GaN-FET-PFC变换器的功率效率


结论

本文介绍了一种适用于数据中心应用的高效,高功率密度,2.5 kW的基于eGaN FET的飞跨电容4电平图腾柱无桥整流器。采用200V/8mΩ的EPC2215用于高频支路,其转换器在900 W至2.5 kW的效率超过99%,在1.4 kW时的峰值为99.25%。完整的转换器解决方案具有125 W / in3的功率密度,并包括EMI滤波器,大容量输出电容器,控制器卡和内部电源。 eGaN FET的有利特性使该转换器能够实现高功率密度,超高效率和低谐波失真。

授权代理商:世强先进(深圳)科技股份有限公司
技术资料,数据手册,3D模型库,原理图,PCB封装文件,选型指南来源平台:世强硬创平台www.sekorm.com
现货商城,价格查询,交期查询,订货,现货采购,在线购买,样品申请渠道:世强硬创平台电子商城www.sekorm.com/supply/
概念,方案,设计,选型,BOM优化,FAE技术支持,样品,加工定制,测试,量产供应服务提供:世强硬创平台www.sekorm.com
集成电路,电子元件,电子材料,电气自动化,电机,仪器全品类供应:世强硬创平台www.sekorm.com
  • +1 赞 0
  • 收藏
  • 评论 1

本文由Ink翻译自EPC,版权归世强硬创平台所有,非经授权,任何媒体、网站或个人不得转载,授权转载时须注明“来源:世强硬创平台”。

评论

   |   

提交评论

全部评论(1

  • luck Lv7. 资深专家 2023-11-09
    学习
没有更多评论了

相关推荐

BRC Solar Selects EPC 100V eGaN FETs for Next Generation Solar Optimizer

Designing EPC‘s EPC2218 100V FETs into BRC Solar GmbH‘s next generation M500/14 power optimizer has enabled a higher current density due to the low power dissipation and the small size of the GaN FET making the critical load circuit more compact.

应用方案    发布时间 : 2022-08-26

【应用】eGaN FET EPC2051助力激光雷达发射端高功率纳秒级别脉冲设计

在激光雷达的发射链路中,为实现雷达高分辨率的设计,需产生高功率、纳秒级别的激光脉冲。要达到这样的设计要求,普通MOS不能满足要求,需要采用GaN 搭配高功率Laser器件进行实现。EPC2051是EPC公司生产的氮化镓场效应晶体管(eGaN FET),已经成功的应用在激光雷达上。

应用方案    发布时间 : 2020-04-29

【应用】MPS采用EPC eGaN®​FET构建用于数据中心的新型48V-6V数字型DC-DC电源模块

2021年1月,提供高性能电源解决方案的领先公司MPS,宣布推出用于48V数据中心的新系列48V-6V数字型DC-DC电源模块,该系列电源模块使用了宜普电源转换公司(EPC)的eGaN®​FET,可实现整体效率在97%以上

应用方案    发布时间 : 2021-01-21

EPC(宜普)eGaN® 氮化镓晶体管(GaN FET)和集成电路及开发板/演示板/评估套件选型指南

目录- eGaN FETs and ICs    eGaN® Integrated Circuits    Half-Bridge Development Boards    DrGaN    DC-DC Conversion    Lidar/Motor Drive    AC/DC Conversion   

型号- EPC2212,EPC2214,EPC2059,EPC2216,EPC2215,EPC2218,EPC2016C,EPC2050,EPC2052,EPC2051,EPC2054,EPC2053,EPC2055,EPC9086,EPC2218A,EPC90153,EPC9087,EPC90154,EPC2069,EPC2102,EPC2101,EPC2104,EPC2103,EPC2106,EPC2105,EPC2107,EPC9018,EPC2065,EPC90151,EPC90152,EPC21702,EPC2100,EPC2067,EPC2221,EPC21701,EPC2066,EPC90150,EPC9097,EPC90145,EPC90142,EPC9098,EPC90143,EPC9099,EPC9092,EPC90148,EPC90149,EPC90146,EPC9094,EPC90147,EPC2219,EPC9091,EPC2619,EPC2036,EPC2035,EPC2038,EPC2037,EPC2014C,EPC2039,EPC9507,EPC2030,EPC9067,EPC2032,EPC2031,EPC9068,EPC2152,EPC2033,EPC9063,EPC9186,EPC9066,EPC8010,EPC9180,EPC2204A,EPC9181,EPC9061,EPC2308,EPC2307,EPC9005C,UP1966E,EPC2203,EPC9004C,EPC2202,EPC2204,EPC2015C,EPC2207,EPC2206,EPC2040,EPC2045,EPC2044,EPC9194,EPC2012C,EPC2019,EPC9049,EPC9203,EPC9204,EPC9205,EPC2252,EPC9166,EPC9167,EPC9047,EPC9201,EPC9041,EPC9162,EPC9163,EPC9165,EPC7020,EPC9160,EPC9040,EPC2024,EPC8009,EPC2302,EPC2001C,EPC2029,EPC2304,EPC2306,EPC2305,EPC8002,EPC2021,EPC9177,EPC2020,EPC9057,EPC9167HC,EPC2023,EPC9179,EPC9058,EPC8004,EPC2022,EPC9059,EPC9173,EPC9174,EPC9055,EPC9176,EPC9170,EPC9050,EPC9171,EPC9172,EPC2010C,EPC2034C,EPC7007,EPC7002,EPC9148,EPC2071,EPC7001,EPC23101,EPC23102,EPC23103,EPC9144,EPC90140,EPC23104,EPC2111,EPC7004,EPC2110,EPC7003,EPC90133,EPC90132,EPC9022,EPC9143,EPC90137,EPC90138,EPC90135,EPC90139,EPC7019,EPC7018,EPC9038,EPC9159,EPC9039,EPC2007C,EPC21603,EPC9156,EPC9036,EPC9157,EPC9037,EPC2088,EPC7014,EPC21601,EPC9158,EPC90122,EPC9151,EPC9031,EPC90123,EPC90120,EPC9153,EPC9033,EPC90121,EPC9154,EPC90124,EPC9150,EPC90128

选型指南  -  EPC  - 2024/1/3 PDF 英文 下载

测试报告  -  EPC  - 7/8/2024 PDF 英文 下载

【经验】eGaN FET EPC2016C开发板EPC9126的调试技巧分享

EPC9126是EPC公司推出的针对eGaN FET EPC2016C的demo板,在调试过程中经常会碰到各种问题,本文就调试步骤做一下总结。1、确认5V电源是否正确。2、确认信号发生器PWM信号是否正确,符合要求的应该是5V幅值,占空比为50%的输入信号。3、J8端信号确认,主要是确认开发板U3/U5芯片没有损坏。

设计经验    发布时间 : 2020-02-05

测试报告  -  EPC  - 5/6/2024 PDF 英文 下载

测试报告  -  EPC  - 1/10/2023 PDF 英文 下载

测试报告  -  EPC  - 4/24/2024 PDF 英文 下载

How to Design a 12V-to-60V Boost Converter with Low Temperature Rise Using eGaN FETs

This Talk EPC will examine the design of a 12V to 60V, 50W DC/DC power module with low temperature rise using eGaN FETs in the simple and low-cost synchronous boost topology.

设计经验    发布时间 : 2021-11-01

eGaN FETs Are Low EMI Solutions!

GaN FETs can switch significantly faster than Si MOSFETs causing many system designers to ask − how does higher switching speeds impact EMI? In this blog, EPC discusses simple mitigation techniques for consideration when designing switching converter systems using eGaN® FETs and will show why GaN FETs generate less EMI than MOSFETs, despite their fast-switching speeds.

新产品    发布时间 : 2020-08-15

测试报告  -  EPC  - 4/24/2024 PDF 英文 下载

【经验】EPC eGaN FET和eGaN IC PCB封装设计指南

一个良好的PCB封装设计对于GaN器件的一致性和可靠性是很重要的。本文是根据数据手册为EPC器件设计正确封装的指导原则——以EPC2016C和EPC2045为例,分别从LGA和BGA封装来完成介绍。

设计经验    发布时间 : 2020-09-23

测试报告  -  EPC  - 4/24/2024 PDF 英文 下载

展开更多

电子商城

查看更多

品牌:EPC

品类:晶体管

价格:¥25.3249

现货: 86

品牌:EPC

品类:Enhancement Mode Power Transistor

价格:¥2.6758

现货: 42,184

品牌:EPC

品类:Power Transistor

价格:¥8.3620

现货: 13,673

品牌:EPC

品类:Enhancement Mode Power Transistor

价格:¥4.8739

现货: 11,416

品牌:EPC

品类:Enhancement Mode Power Transistor

价格:¥7.0719

现货: 7,706

品牌:EPC

品类:Enhancement-Mode Power Transistor

价格:¥4.6827

现货: 6,661

品牌:EPC

品类:Laser Driver

价格:¥8.7920

现货: 6,486

品牌:EPC

品类:Enhancement Mode Power Transistor

价格:¥15.8639

现货: 5,789

品牌:EPC

品类:Enhancement Mode Power Transistor

价格:¥6.1879

现货: 5,683

品牌:EPC

品类:Enhancement Mode Power Transistor

价格:¥3.0581

现货: 4,505

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

现货市场

查看更多

品牌:EPC

品类:Enhancement Mode Power Transistor

价格:¥3.5000

现货:3,059

品牌:EPC

品类:Enhancement Mode Power Transistor

价格:¥26.0000

现货:941

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

查看更多

授权代理品牌:接插件及结构件

查看更多

授权代理品牌:部件、组件及配件

查看更多

授权代理品牌:电源及模块

查看更多

授权代理品牌:电子材料

查看更多

授权代理品牌:仪器仪表及测试配组件

查看更多

授权代理品牌:电工工具及材料

查看更多

授权代理品牌:机械电子元件

查看更多

授权代理品牌:加工与定制

世强和原厂的技术专家将在一个工作日内解答,帮助您快速完成研发及采购。
我要提问

954668/400-830-1766(工作日 9:00-18:00)

service@sekorm.com

研发客服
商务客服
服务热线

联系我们

954668/400-830-1766(工作日 9:00-18:00)

service@sekorm.com

投诉与建议

E-mail:claim@sekorm.com

商务合作

E-mail:contact@sekorm.com

收藏
收藏当前页面