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3kW钛金级服务器电源参考设计
基于GS32F0025/39 芯片的CRPS 3kW GaN/SiC图腾柱无桥PFC+两相交错并联 LLC的钛金级服务器电源参考设计,是一款支持100VAC~264VAC交流输入、12V直流输出的AC/DC电源模块。采用格见半导体高性能DSP,应用先进的全数字控制技术,具有高效率、高功率密度、高频率、数字化和高可靠性等特点。

技术参数

方案简介
基于GS32F0025/39 芯片的CRPS 3kW GaN/SiC图腾柱无桥PFC+两相交错并联 LLC的服务器电源应用解决方案,是一款支持100VAC~264VAC交流输入、12V直流输出的AC/DC电源模块。采用格见半导体高性能DSP,应用先进的全数字控制技术,具有高效率、高功率密度、高频率、数字化和高可靠性等特点。
方案特点


使用的GS32F0039PMS具有以下性能:

高主频性能:主频高达240MHz,配合GS-DSP100核心,适合高效处理实时控制任务。

专用指令加速:支持电流环定制加速指令(CLU),包括Park/反Park变换、Clark/反Clark变换、PI/PID控制、SVPWM等电源控制算法,提升电流控制和功率调节性能。

高精度发波:支持16个EPWM通道及高精度HRPWM通道(精度100ps),适用于高精度功率调节和高效电源转换控制。

增强型ADC与数据采集:内置2个12-bit SAR-ADC,支持高达4MSPS采样率,适应服务器电源的精确电压、电流监测需求。

强大的计算与存储能力:提供768KB eFlash和416KB零等待SRAM,确保电源管理算法和控制任务的高效执行。

模块化与扩展性:支持多种外设接口和通信方式(如SPI、I2C、CAN等),便于与外部设备集成,灵活适应不同服务器电源系统需求。
规格参数
软硬件方案

1. 单相图腾柱无桥PFC

该方案的前级采用单相图腾柱无桥PFC,工作在**连续导通模式(CCM)**下。核心特点如下:

  • 开关器件:采用GaNSiC MOSFET作为高速桥臂开关器件,工作频率为65kHz。GaN和SiC具有极小的输出电容和接近零的反向恢复特性,是硬开关电路的理想选择。
  • 整流设计:交流线频率同步整流臂工作在工频,使用低导通电阻的Si MOSFET,有效降低整流功耗,提升PFC的整体效率。
  • 控制算法:采用电压外环和电流内环的双闭环控制系统
    • 电压外环:确保稳定的直流电压输出。
    • 电流内环:保证电感电流的低谐波特性,通过电流内环控制提升输出电压响应速度,并及时进行CBC保护和限流功能。


2. 两相交错并联LLC

该方案的后级设计采用两相交错并联半桥LLC拓扑,优势如下:

  • 开关器件:原边使用GaNSiC MOSFET,谐振频率约80kHz,副边采用同步整流管,大幅降低整流功耗,提升系统整体效率。
  • 控制算法:采用电压环控制输出电压,并通过PI调节获得调频信号,经过原边死区调节模块和SR死区调节模块,分别输出原副边驱动信号。其中原边驱动信号通过数字隔离器送给原边驱动芯片。