方案 | 基于IVCC1104和 ICeGaN®的2.5kW图腾柱无桥PFC方案

来源: 瞻芯电子 作者:IVCT&CGD 2025-05-21 11:32:08

近期,碳化硅(SiC)功率器件与IC解决方案领先供应商瞻芯电子与Cambridge GaN Devices(CGD)合作,基于成熟的2.5kW CCM模式图腾柱无桥PFC参考设计,仅简单改动:把原功率器件换成集成驱动和GaN器件的ICeGaN®产品,其测试表现稳定,效率高达98.7%。该方案的成功,不仅再次验证了基于模拟控制芯片(IVCC110x)的图腾柱PFC电路的简单、高效,而且表明ICeGaN®产品良好的易用性和卓越可靠性。

  

Cambridge GaN Devices(CGD)是一家无晶圆氮化镓(GaN)功率器件生产商,致力于开发节能高效GaN功率管和IC。该公司专利产品ICeGaN®通过高度的集成化,极大地简化设计流程,加速产品落地。

图1:方案实测效率曲线图

CGD技术市场与业务拓展总监  Di Chen  表示:

 

“瞻芯电子现有的2.5kW图腾柱PFC参考设计方案是基于TO-247封装, 通过一块半桥适配子板,替换为ICeGaN® P2系列的25mΩ GaN IC,在不修改驱动、控制策略、电路拓扑的情况下,即可正常运行。测试结果证明了ICeGaN® 能大幅缩短工程师学习和新品开发周期,加速GaN在大功率电源设计的导入和产品落地。同时,也对瞻芯电子的CCM PFC控制器芯片IVCC1104的高性能和极致性价比,印象非常深刻。”

瞻芯电子首席技术官叶忠博士评价:


“ICeGaN®器件在2.5kW图腾柱PFC中首次上电就能工作,开关波形干净,尽管其DFN封装需通过TO247-4适配板焊接至主功率版,且栅极驱动和驱动电源走线较长,但从空载到满载均未发现异常或直通现象,展现出极强的抗噪性、易用性与高效能。这个项目的demo成功,再一次展现出瞻芯电子CCM TTP PFC控制芯片在适配宽禁带半导体器件,包括SiC MOSFET和GaN FET,以实现下一代高性能电源方案的便捷性和高效性。”

基于IVCC1104和ICeGaN的2.5kW PFC方案

这款方案选用简单、高效的图腾柱PFC拓扑,采用模拟PFC控制芯片,搭配SiC或GaN功率器件作为高频开关管,都能大幅简化器件选型,降低物料成本,加快电源产品的开发速度,因此已开发出多种衍生PFC电源方案,功率范围覆盖330W~3000W,并展示出优秀的性能、效率表现。

图2:2.5kW图腾柱PFC方案样机
图3:图腾柱无桥PFC工作原理

主控芯片:采用模拟图腾柱PFC控制芯片IVCC1104,内置高速、精确、可靠的模拟控制器,相比于数字控制芯片,封装更紧凑(16pin),无需编程调试,还能解决一系列控制难点,保障开关电源方案的高效率、高可靠性,助力产品快速开发与推广。

图4:2.5kW图腾柱PFC主控制板

高频开关管:选用ICeGaN® IC(CGD65C025SP2)将栅极接口电路、保护功能与主功率管单片(650V/25mΩ GaN HEMT)集成,可直接和瞻芯电子IVCR1401驱动或市售通用Si/SiC驱动芯片兼容,只需进行简单的改动就可以无缝替换传统的Si器件,实现效能提升。  

图 4:ICeGaN® IC产品

测试环境介绍

在瞻芯电子的2.5kW图腾柱PFC方案中,把原650V SiC MOSFET换装ICeGaN® IC产品CGD65C025SP2,并沿用栅极驱动IVCR1401芯片。

图5 :ICeGaN® IC产品在原方案应用

  

空载启动波形:  

点评:空载启机的电流无异常大电流,波形比较平滑。

负载1250W,Vin_AC=115V空载上电测试波形:

负载2500W ,Vin_AC=230V空载上电测试波形:

点评: 与 使用 瞻芯 SiC   MOS FE T 一样 , AC 电流 过零点的 波形 都 非常 平滑 , 无 尖峰和 明显的 台阶 , IVCC110 x 的 专利 过零点 技术 在 此 体现的 很好。 

   

图6 :PFC方案功率因数
图7 :PFC方案THD谐波数据

该方案验证成功,再次表明IVCC1104芯片不论搭配碳化硅(SiC)器件或氮化镓(GaN)器件,都能极大的缩短工程师开发产品的周期,降低应用门槛,带来更大的项目收益。

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