本期以AC-DC電源控制為例,介紹如何使用RX單片機(jī)對(duì)圖騰柱交錯(cuò)式PFC進(jìn)行控制。
Kohei Aida
Senior Manager, Product Marketing
瑞薩RX家族中的RX-T系列主要應(yīng)用于空調(diào)設(shè)備外機(jī)和工業(yè)逆變器,同時(shí)還具有適合于AC-DC轉(zhuǎn)換器等電源控制的功能,并在UPS、功率轉(zhuǎn)換器、EV充電器等電源控制場(chǎng)景中得到了廣泛應(yīng)用。
本期介紹的圖騰柱交錯(cuò)式PFC是一種可實(shí)現(xiàn)AC-DC轉(zhuǎn)換器必要功能的電路,可在各類電子設(shè)備將交流電源轉(zhuǎn)換為直流電源,與基于普通二極管整流橋的整流電路+斬波電路PFC電路相比,圖騰柱交錯(cuò)式PFC是一種效率更高的電路方式(通常,可降低40%左右的二極管整流橋整流電路損耗)。
雖然可以通過(guò)專用產(chǎn)品進(jìn)行控制,但RX家族RX-T系列中的PWM定時(shí)器和模擬電路等,如下文中被稱為“可控制圖騰柱交錯(cuò)式PFC的RX-T系列內(nèi)置功能”,可通過(guò)單個(gè)MCU進(jìn)行控制。本功能非常適用于實(shí)現(xiàn)逆變器控制的功能,以及實(shí)現(xiàn)AC-DC轉(zhuǎn)換器控制的功能。與專用IC相比,基于MCU的電源控制具有許多優(yōu)點(diǎn),包括通過(guò)軟件控制的精準(zhǔn)保護(hù)、控制的靈活性,還具有通過(guò)SCI等設(shè)備與其他IC協(xié)作等,使其具有較高的系統(tǒng)控制融合性的特點(diǎn)。
需要說(shuō)明的是,本文介紹的用于控制圖騰柱交錯(cuò)式PFC的MCU屬于RX家族RX-T系列RX66T組產(chǎn)品,但也可以通過(guò)搭載以下功能(RX家族通用功能)的RX26T等產(chǎn)品來(lái)實(shí)現(xiàn)。
可控制圖騰柱交錯(cuò)式PFC的
RX-T系列內(nèi)置功能
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PWM輸出計(jì)時(shí)器(MTU3,GPT)
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12位A/D轉(zhuǎn)換器(S12AD)
-
12位D/A轉(zhuǎn)換器(用于比較器標(biāo)準(zhǔn)電壓)(R12DA)
這些功能實(shí)現(xiàn)了如下圖騰柱交錯(cuò)式PFC控制。
圖騰柱交錯(cuò)式PFC配置
PWM輸出定時(shí)器通過(guò)互補(bǔ)PWM對(duì)開(kāi)關(guān)元件的Q1/Q2、Q3/Q4和Q5/Q6進(jìn)行控制,12位A/D轉(zhuǎn)換器用于反饋控制的電流/電壓檢測(cè)。作為故障控制的過(guò)電流控制配置為使用。
如下所示,電源效率最高可達(dá)95%以上,功率因數(shù)可達(dá)99%以上,性能與專用產(chǎn)品相當(dāng)。此外,雖然功率半導(dǎo)體使用常用IGBT+二極管構(gòu)成Q1至Q6,但如果使用高速開(kāi)關(guān)SiC等元件,有希望進(jìn)一步提高效率。
有NTC熱敏電阻:
無(wú)NTC熱敏電阻:
此外,如下響應(yīng)測(cè)試結(jié)果表明(通過(guò)直流斷路器實(shí)現(xiàn)負(fù)載0%?100%、50%?100%的測(cè)試),對(duì)負(fù)載變化進(jìn)行反饋控制,使電壓保持恒定,可作為AC-DC轉(zhuǎn)換器正常工作。
作為逆變器控制應(yīng)用,本期我為大家介紹了MCU電源控制(圖騰柱交錯(cuò)式PFC)的可行性。除了AC-DC的PFC IC等專用產(chǎn)品外,我們還系列推出了具有較高系統(tǒng)控制融合性的MCU產(chǎn)品,增加了客戶的可選項(xiàng),做到物盡其用。我們將繼續(xù)推出符合客戶需求的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品,為客戶的創(chuàng)新做出貢獻(xiàn)。敬請(qǐng)期待瑞薩RX家族的進(jìn)一步發(fā)展。
更多資料
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https://www.renesas.cn/cn/zh/document/apn/rx-family-digital-power-conversion-totem-pole-interleaved-pfc-rev110
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原文標(biāo)題:工程師說(shuō) | 基于RX的數(shù)字電源轉(zhuǎn)換能力用RX單片機(jī)實(shí)現(xiàn)圖騰柱交錯(cuò)式PFC
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