描述

NS3KW53V5P2L3 参考设计提供了一种数字节造的紧凑型高功率密度解决规划，在 220V AC  输入、53.5V DC 输出、峰值效能高达 97.7%，出格合用于对体积、效能和智能节造要求严苛的工业利用。其主题架构选取基于 SiC 器件的两订交错图腾柱 PFC 前端与基于硅基 MOS 器件的三订交错 LLC DC/DC 隔离后端，并由国民技术高机能N32H474 系列 MCU 实现精确数字节造与；。

主题优势

本设计通过创新的拓扑和器件选型，实现了卓越的综合机能：

● 超高的转换效能：整机峰值效能≥97.7% ，50%~ 100%负载下PF>0.99。

● 优异的电气机能： 选取CCM两订交错图腾柱PFC降低输入电流纹波和THD (<5.0% @100%负载)；三订交错式半桥LLC实现高效能、低输出纹波和急剧动态负载响应。

● 完整的；ぶ澳埽 具备过温、输出过流/过压、输入过欠压等；せ，并通过交错式设计减幼输出母线电容需要，提升系统寿命。

● 便捷的开产生态： 基于自研Hunter OS生态，集成上位机可视化工具，实现参数在线配置、波形分析和一站式；ふ绞踔卫，显著提升系统智能化和调试效能。

指标利用

本参考设计的高效能、高功率密度和高靠得住性个性使其成为以下利用的梦想选择：

● AI数据中心电源

● 户表一体化电源

● 电动汽车充电桩

● 通讯整流？

● 工业AC/DC电源

● 电动汽车车载充电机(OBC)

● 工商储能系统功率转换单元

典型利用框图

NS3KW53V5P2L3电源板

1 系统规格与架构

1.1 关键系统规格

表 1-1列出了此设计的重要电气参数

表 1-1  关键系统规格

2 硬件测试

本节具体介绍 NS3KW53V5P2L3  电路板概览、电路板接口、测试设备、测试步骤与步骤以及测试了局。

2.1  电路板概览

图 2-1和 图 2-2  别离展示了电路板的正面图和背面图，并在图中标注了重要组件的地位。

图 2-1 正面图

正面图注明：

1.   AC Input Filter

位于右下角，用于抑造来自电网的高频噪声，提升系统的 EMC 机能。

2.    PFC Stage

位于右上角， 此区域可看到 PFC 的电赣注电容以及 SiC  驱动电源。

3.    SiC Driver Power

提供 PFC 级中 SiC MOSFET 驱动电路的隔离电源，支持高快、高压驱动。

4.   LLC Stage（中下部门）

• lResonant Tank：蕴含电感和电容的谐振腔。

• Main Transformer：LLC 的主变压器。

5.   Auxiliary Power

提供节造逻辑、开关管驱动电路、辅助电路等所需的低压电源。

图 2-2 背面图

背面图注明：

1.    PFC Low Frequency Switches  和 PFC High Frequency SiC Switches

位于左上和上中部，组成 PFC 升压电路的低频与高频开关（SiC）部门。

2.   LLC Primary Side Switches

位于右上部，为 LLC 谐振变换器的低级侧开关。

3.   LLC Secondary Side SR Switches

位于右下角，为 LLC 次级侧同步整流开关。

4.   MCU Circuit

位于左中部，是系统的节造主题，执行 PFC 与 LLC 节造战术、状态监测与；。

5.    Communication Circuit

位于中下部，提供 MCU/DSP 与上位机之间的数据通讯接口。

2.2  电路板接口

图 2-3  电路板接口图

注：CAN调试接口可在CAN1和CAN2间任选其一衔接上位机

2.3 测试设备

-      隔离互换电源

-     功率计

-     数字示波器

-     高压探头(≥600 V）

-      电流探头

-      电子负载或电阻负载

-     散热电扇（可。

-     PEAK CAN（用于衔接上位机）

2.4 测试步骤与步骤

本章重要介绍测试前的上电流程和测试实现后的下电流程。上电和下电可选择带上位机或不带上位机，具体流程有所分歧。

2.4.1 上电流程

测试前需执行上电操作，重要蕴含衔接输入输出线缆、以及（若带上位机）进行上位机配置查抄。为确保安全，需先进行低压上电以确认系统正常工作，而后再进行高压上电。

2.4.1.1 第一步:  输出衔接负载

将电路板上的DC+ 、DC-端口用导线衔接到电子负载或电阻负载。

图 2-4 直流输出端口与电子负载衔接示意图

2.4.1.2 第二步：衔接上位机（不带上位机则跳过此步）

通过USB转CAN接口适配器（PEAK CAN），将上位机衔接到电路板的肆意一个CAN接口（CAN1或CAN2）。打开上位机调试工具（Debug Tool）并进入衔接界面。

图 2-5  上位机衔接

2.4.1.3 第三步：输入衔接至互换电源

将电路板上的ACL和ACN端口用导线衔接到隔离互换电源的前方（L）和零线（N）输出端子上。

图 2-6  互换输入端口衔接示意图

2.4.1.4 第四步：低压上电，查抄 MCU 是否正常工作

将隔离互换电源输出电压设置为 64V AC, 50 Hz，而后启动电源，如图 2-7所示？赏ü衔换ㄈ舸衔换┗騆ED批示灯闪动确认MCU是否正常工作。如图 2-8所示，若上位机界面钟装通讯状态”显示为“正常” ，则批注MCU工作正常。

图 2-7  互换电源设置低压

图 2-8 通过上位机通讯状态“正常”判断 MCU 正常工作

2.4.1.5 第五步：上位机配置参数查抄（不带上位机则跳过此步）

查抄各项配置参数，沉点需把稳红框内数据，其中默认值：“直流输出电压设定”为53.5V ，“直流输出电流设定”为62.5A。

参数正确后，点击“ 电源启停”。

注：电源默认是上电自动启动的，若没有自动启动，才必重点击“电源启停”

注：由于缓启动，PFC 直流母线电压是缓慢上升至420V。因而刚启动时上位机界面钟装PFC直流母线电压”幼于420V。

图 2-9 上位机配置参数查抄

2.4.1.6 第六步：高压上电，查抄输出电压是否正常

将隔离互换电源参数调整到尝试电压(220V AC, 50HZ)，将电子负载仪负载能力设置“18A”(可凭据测试需要自行设置)，而后观察电子负载仪的输出电压值，输出电压为53.5V左右则批注系统工作正常（思考到线

阻，电子负载上的输出电压值会略低）。

图 2-10  互换输入高压

至此，上电流程已实现。接下来即可在电子负载上设置分歧的负载值，以进行转换效能、THD以及功率成分等具体机能指标测试。图 2-11展示了整体测试环境。

图 2-11  测试环境

2.4.2 下电流程

在实现测试之后，按下列步骤下电：

2.4.2.1 逐步降低负载

逐步地降低负载至0A，而后关关电子负载仪

图 2-12 逐步降低负载

2.4.2.2 上位机关关电源板（不带上位机则跳过此步）

点击“ 电源启停” ，通过上位机关关电源板。

2.4.2.3 关关隔离互换电源

关关隔离互换电源。

图 2-13  关关隔离互换电源

2.4.2.4 期待电源板齐全下电

期待电源板齐全下电。若带上位机，可通过观察“通讯状态”显示“谬误”，“状态显示”显示“欠压故障”判断电源板齐全下电；若不带上位机，可通过观察LED终场闪动，判断电源板齐全下电。

注：肯定要比及齐全下电，再接触组件或金属部门。

图 2-14  通过上位机判断电源板齐全下电

2.4.2.5 关关电扇，取下各测试设备接线

关关电扇，取下各测试设备接线

2.5 测试了局

本章展示，整机效能的测试了局，以及分歧负载下 PFC 的工作波形。

2.5.1 整机效能

图 2-15 整机效能曲线

2.5.2 PFC 工作波形

本章展示 PFC 工作波形。图 2-16~ 图 2-19别离显示了 25%、50%、75%和 100%负载时的 PFC 工作波形，红色是 Vin 波形，黄色是 Iin 波形。

图 2-16 220VAC ，25%负载时输入电压与电流

图 2-17 220VAC ，50%负载时输入电压与电流

图 2-18 220VAC ，75%负载时输入电压与电流

图 2-19 220VAC ，100%负载时输入电压与电流

2.6 系统架构概述

如图 2-20所示，系统选取？榛郊都芄梗

1.    前级 PFC：两订交错图腾柱 PFC (CCM 模式)

■输入领域：85V-264VAC-RMS。

■输出：420V DC 母线。

■主题器件：SiC MOSFET (快桥臂)，硅基 MOSFET (工频桥臂)，

2.    后 LLC：三订交错 LLC DC/DC

■输入：420V DC 母线。

■输出：53.5V DC / 56A (3000W)。

■主题器件：硅基 MOSFET (原边 &  副边同步整流)。

数字节造主题为N32H474VEL7-W MCU (ARM Cortex-M4F)  。MCU通过检测电路、；さ缏泛颓缏肥迪至郊豆β时浠坏慕谠煊氡；。

图 2-20 3kW AC/DC  框图

以上为NS3KW53V5P2L3参考设计的一部门内容，下次我们将为用户介绍《设计与实现》《软件架构》《硬件设计》三部门，以助力使用者更急剧上手基于N32H474 MCU的数字电源节造规划。