TIDA-010062

1kW、80 Plus Titanium、GaN CCM 图腾柱无桥 PFC 和半桥 LLC 参考设计

TIDA-010062

设计文件

概述

此参考设计是一种数字控制的紧凑型 1kW 交流/直流电源设计,适用于服务器电源单元 (PSU) 和通信电源整流器应用。 该高效设计支持两个主要功率级,包括一个前端连续导通模式 (CCM) 图腾柱无桥功率因数校正 (PFC) 功率级。PFC 功率级采用带有集成驱动器的 LMG341x GaN FET,可在较宽的负载范围内实现高效率,并且符合 80 plus titanium 要求。该设计还支持半桥 LLC 隔离式直流/直流级,以便在 1kW 功率下获得 +12V 直流输出。 两个控制卡使用 C2000™ Piccolo™ 微控制器来控制两个功率级。

特性
  • 80 Plus Titanium 效率,在 20%-100% 负载下 η=>95%
  • 基于 CCM GaN 的图腾柱无桥 PFC 功率级,峰值效率大于 99%,通过具有集成式驱动器的 LMG341x GaN FET 实现
  • 峰值效率大于 98% 的半桥 Si MOSFET LLC 级
  • 快速负载瞬变,在 2.5A/us 压摆率下 Vo 的变化范围为 300mV 之内
  • 低 iTHD,10% 负载下 <10%,20% 负载下 <5%,>50% 负载下 <2%
  • 功率密度为 41W/in3(尺寸为 38mm x 66mm x 160mm)
  • 基于快速串行接口 (FSI) 的 PFC/直流/直流通信

我们开发的全面组装电路板仅用于测试和性能验证,不可用于销售。

设计文件和产品

设计文件

下载现成的系统文件,加快您的设计过程。

TIDUET7C.PDF (8481 K)

参考设计概述和经过验证的性能测试数据

ZHCU696B.PDF (2106 K)

参考设计概述和经过验证的性能测试数据

TIDM171A.ZIP (792 K)

设计布局和元件的详细原理图

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设计元件、引用标识符和制造商/器件型号的完整列表

TIDM173.PDF (490 K)

元件放置方式设计布局的详细原理图

TIDM175.ZIP (23805 K)

IC 元件的 3D 模型和 2D 图纸使用的文件

TIDCFM1A.ZIP (633 K)

包含设计 PCB 物理板层信息的设计文件

TIDM174.PDF (1064 K)

用于生成 PCB 设计布局的 PCB 层图文件

产品

在设计中包括 TI 产品和可能的替代产品。

C2000 实时微控制器

TMS320F280025C具有 100MHz 频率、FPU、TMU、128kB 闪存、CLB 的 C2000™ 32 位 MCU

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C2000 实时微控制器

TMS320F280041具有 100MHz 频率、FPU、TMU、128kB 闪存、PGA、SDFM 的 C2000™ 32 位 MCU

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C2000 实时微控制器

TMS320F280041-Q1具有 100MHz 频率、FPU、TMU、128KB 闪存、PGA、SDFM 的汽车类 C2000™ 32 位 MCU

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C2000 实时微控制器

TMS320F280041C具有 100MHz 频率、FPU、TMU、128kB 闪存、InstaSPIN-FOC、CLB、PGA、SDFM 的 C2000™ 32 位 MCU

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C2000 实时微控制器

TMS320F280041C-Q1具有 100MHz 频率、FPU、TMU、128KB 闪存、InstaSPIN-FOC、CLB、PGA、SDFM 的汽车类 C2000™ 32 位 MCU

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C2000 实时微控制器

TMS320F280045具有 100MHz 频率、FPU、TMU、256KB 闪存、PGA、SDFM 的 C2000™ 32 位 MCU

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C2000 实时微控制器

TMS320F280049具有 100MHz 频率、FPU、TMU、256kB 闪存、CLA、PGA、SDFM 的 C2000™ 32 位 MCU

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C2000 实时微控制器

TMS320F280049-Q1具有 100MHz 频率、FPU、TMU、256KB 闪存、CLA、PGA、SDFM 的汽车类 C2000™ 32 位 MCU

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C2000 实时微控制器

TMS320F280049C具有 100MHz 频率、FPU、TMU、256kB 闪存、CLA、InstaSPIN-FOC、CLB、PGA、SDFM 的 C2000™ 32 位 MCU

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C2000 实时微控制器

TMS320F280049C-Q1具有 100MHz 频率、FPU、TMU、256KB 闪存、CLA、InstaSPIN-FOC、CLB、PGA、SDFM 的汽车类 C2000™ 32 位 MCU

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N 沟道 MOSFET

CSD18510Q5B采用 5mm x 6mm SON 封装的单路、0.96mΩ、40V、N 沟道 NexFET™ 功率 MOSFET

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低侧驱动器

UCC27524具有 5V UVLO、使能功能和 1ns 延迟匹配的 5A/5A 双通道栅极驱动器

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半桥驱动器

UCC277144-A、600V 半桥栅极驱动器

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反激式控制器

UCC28911具有恒压恒流和初级侧调节功能的 700V 反激式开关

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数字隔离器

ISO7742EMC 性能优异的四通道、2/2、增强型数字隔离器

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模拟开关和多路复用器

SN74LVC1G31575V、2:1 (SPDT)、单通道通用模拟开关

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氮化镓 (GaN) IC

LMG3410R070具有集成驱动器和保护功能的 600V 70mΩ GaN

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热敏电阻

TMP61采用 0402、0603/0805 和通孔封装的 1%、10kΩ 线性热敏电阻

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电流检测放大器模拟输出

INA18026V、350kHz 电流感应放大器

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精密运算放大器 (Vos<1mV)

OPA2376双路、精密、低噪声、低静态电流运算放大器

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线性和低压降 (LDO) 稳压器

TLV713P具有主动输出放电和使能功能的 150mA、低压降无电容稳压器

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降压转换器(集成开关)

TPS560430具有高效睡眠模式的 SIMPLE SWITCHER® 36V 600mA 降压稳压器

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隔离式栅极驱动器

UCC21540具有双输入、DT 引脚和 8V UVLO、采用 DW 或 DWK 封装的 5.7kVrms、4A/6A 双通道隔离式栅极驱动器

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霍尔效应电流传感器

TMCS1100具有外部基准的精密隔离电流传感器

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技术文档

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类型 标题 下载最新的英文版本 日期
* 设计指南 1kW、80 Plus Titanium、GaN CCM 图腾柱无桥 PFC 和半桥 LLC (Rev. C) 2021年 4月 27日
白皮书 Achieve Power-Dense and Efficient Digital Power Systems by Combining TI GaN FETK 2021年 3月 18日
白皮书 Achieve Power-Dense and Efficient Digital Power Systems by Combining TI GaN FETN 2021年 3月 18日
白皮书 通过结合 TI GaN FET 实现功率密集和高效的数字电源系统 下载英文版本 2021年 1月 5日
设计指南 1kW、80 Plus 钛、GaN CCM 图腾柱无桥 PFC 参考设计 (Rev. B) 下载最新的英文版本 (Rev.C) 2019年 11月 6日

相关设计资源

硬件开发

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子卡
LMG3410-HB-EVM LMG3410R070 600V 70mΩ GaN 半桥子卡 TMDSCNCD280049C F280049C controlCARD 评估模块

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