【大大芯方案】为汽车安全高效充电，大联大推出基于ST产品的30 kW Vienna PFC 整流器入门参考设计
钢铁大大说
当前电动汽车的渗透率正在快速增长，车用充电成为重点关注领域，大联大友尚集团基于STDES-30KWVRECT 30 kW Vienna PFC 整流器入门参考设计，全数字控制PF、直流电压和软启动程序，满负载时 THD 低于 5%， 0.99高功率系数，还提供高带宽连续导通模式 (CCM)目前的监管。
2024年10月24日 ，致力于亚太地区市场的领先半导体元器件分销商---大联大控股宣布
图示1-大联大友尚基于ST产品的30kW Vienna PFC整流器参考设计方案的展示板图
当前，虽然电动汽车市场呈现出迅速增长的态势，但充电技术依旧是用户关注的痛点。为提升用户的充电体验，各大汽车制造商纷纷投入研发资源，以推出更快速、更高效的充电技术。在此背景下，大联大友尚基于ST STM32G474RET3 MCU、STPSC40H12C SiC肖特基二极管、SCT018W65G3-4AG SiC MOSFET和STGAP2SICS电流隔离驱动器IC推出30kW Vienna PFC整流器参考设计（STDES-30KWVRECT）方案，实现了低总谐波失真（满负载时，THD低于5%）和高功率系数（满负载时高于0.99），可以为厂商带来更高的能效和可靠性。
图示2-大联大友尚基于ST产品的30kW Vienna PFC整流器参考设计方案的场景应用图
STDES-30KWVRECT为基于三电平Vienna拓扑的大功率三相有源前端（AFE）整流器应用，引入了完整的数字电源解决方案。
在直流快充电源中，Vienna整流器用作三相升压转换，可将交流输入电压升高至800VDC输出，同时在所有三相上施加与输入电压同相的正弦输入电流。在设计时，每相由一个升压电感、一对整流器（STPSC40H12C SiC肖特基二极管）和一组串联MOSFET组成，每个位置使用两个并联的SCT018W65G3-4AG SiC MOSFET。
此外，方案的驱动电路采用STGAP2SICS电流隔离驱动器IC，能够提供4A驱动电流能力和高达100V/ns的共模瞬态抗扰度（CMTI）。在控制层面，方案采用STM32G474RET3 MCU，能够控制PFC、THD、电压调节、输入过流保（OCP）、过压保护（OVP）、软启动和浪涌电流，确保整个充电过程的安全性。
图示3-大联大友尚基于ST产品的30kW Vienna PFC整流器参考设计方案的方块图
不仅如此，方案配有支持板载STM32G4的固件——STSW-30KWVRECT，并提供原理图和BOM清单，用户可从中获取软启动程序或控制算法等软件功能，从而快速完成设计开发工作，将充电模块更快地推向市场。
▌核心技术优势
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具有数字控制STDES-30KWVRECT的30kW Vienna PFC整流器参考设计；
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基于STM32G474RE数字电源MCU STSW-30KWVRECT的30kW Vienna PFC整流器的固件；
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主流Arm Cortex-M4 MCU 170MHz，带512Kbyte闪存STM32G474RET3；
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采用HiP247-4封装的650V、18mOhm（典型值）、119A碳化硅功率MOSFET SCT018W65G3-4AG；
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1200V、40A高浪涌碳化硅功率肖特基二极管STPSC40H12C；
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用于SiC MOSFET的电隔离4A单栅极驱动器STGAP2SICS；
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应用于电动汽车充电。
▌方案规格
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输入线间交流电压：345（Min）、400（Typ）、460（Max）Vac；
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输入交流频率：47（Min）、50（Typ）、63（Max）Hz；
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输出电压：700（Min）、800（Typ）、850（Max）VDC；
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输出功率：30kW；
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输出电流：37.5A（Max），VDC=800V；
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输入电流：50A（Max），VAC（L-L）=350V；
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峰值效率：98.70%，VAC(L-L)=400V, Vout=800V；
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98.84% VAC(L-L)=450V，Vout=800V；
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总谐波失真：<3>50%；
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功率因数：0.99（Typ），负载>50%；
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浪涌电流：30A（Max）VAC(L-L)=450V。
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