PMP41017 采用 GaN 和 C2000™ MCU 的 3kW 两相交错式半桥LLC参考设计

此参考设计是一款使用 LMG3422 和 F280039C 器件的 3kW 两相交错式半桥电感器-电感器-电容器 （LLC）。这种设计可以实现 98.1% 的峰值效率和 313 W / in³ 的功率密度，并可用作公共冗余电源 （CRPS） 服务器电源的输出级，用于评估两个并联 LLC 级的控制方法，例如交错和电流平衡。

*附件：PMP41017 采用 GaN 和 C2000™ MCU 的 3kW 两相交错式半桥LLC参考设计.pdf

特征

• 两相交错式 LLC 参考设计
• 氮化镓 （GaN） 效率高，峰值 98.1%
• 紧凑的尺寸，64 毫米（宽）× 35 毫米（高）× 70 毫米（长）
• 高功率密度，313 W / in³

参数设计

1. 概述

• ‌设计名称‌：3-kW, Two-Phase, Interleaved Half-Bridge LLC With GaN and C2000
• ‌应用领域‌：服务器电源供应单元（PSU）、电信整流器、工业AC-DC转换
• ‌主要特点‌：高效率（峰值98.1%）、高功率密度（313 W/in³）、两相交错式半桥LLC拓扑

2. 关键组件

• ‌GaN FET‌：LMG3422，提供高开关速度和低损耗
• ‌微控制器‌：TMS320F280039C，C2000™ Piccolo™系列，负责控制算法实现

3. 设计规格

• ‌输入电压‌：340 VDC – 420 VDC
• ‌输出电压‌：12 VDC
• ‌输出电流‌：0 A – 250 A
• ‌峰值效率‌：98.1%
• ‌功率密度‌：313 W/in³
• ‌尺寸‌：64 mm (宽) × 35 mm (高) × 70 mm (长)
  

4. 系统架构

• ‌拓扑结构‌：两相交错式半桥LLC
• ‌控制结构‌：通过C2000™ MCU实现高精度控制，支持交错和电流平衡控制方法
• ‌隔离驱动‌：使用隔离驱动器ISO Drv实现初级侧和次级侧之间的隔离控制

5. 测试条件与设备

• ‌电压和电流要求‌：输入电压340 VDC – 420 VDC，输入电流0 A – 9 A，输出电压12 VDC，输出电流0 A – 250 A
• ‌所需设备‌：
  • 计算机，安装Code Composer Studio™和DigitalPower SDK
  • TMDSCNCD280039C daughter card
  • Chroma 62050H-600可编程DC电源
  • IT6010c-80-300电子负载
  • 双通道隔离DC电源（12 V, 3 A）
  • WT500功率分析仪
  • 示波器（最小带宽100 MHz）
  • 电流探头（最小带宽100 kHz）
  • 多通道温度测试仪

6. 测试结果

• ‌效率‌：在不同输入电压和输出功率下，系统效率高达98.1%
• ‌输出电流纹波‌：在不同相位偏移下测试了输出电容器的电流纹波，展示了良好的电流平衡效果

7. 安全与注意事项

• ‌警告‌：在处理通电的PMP41017A板时，避免触摸电路板或电气元件，以防电击危险
• ‌电容建议‌：考虑在板输入端口附近添加一个820-μF、450-V的电子电容器，以提高稳定性（本设计中未包含此电容）