Entwicklung einer höchsteffizienten, weichschaltenden Totem-Pole PFC Stufe basierend auf GaN Transistoren

Abstract

In der Arbeit wird eine Totem-Pole Power Factor Correction (PFC1)-Stufe vorgestellt, die als die Eingangsstufe für ein zweistufiges Ladegerät für E-Bike mit Nennleistung 180 W arbeitet. Und die Ausgangsspannung ist zwischen 360 V und 400 V einstellbar. Die PFC ist auf GaN2-HEMT3 von TI4 basiert und so aufgebaut, dass sie in zwei unterschiedlichen Modulationsverfahren betreiben kann:Triangular Current Mode(TCM5) und Continuous Current Mode(CCM6). Bei CCM wird die PFC mit konstanter Schaltfrequenz und Hart Switsching betrieben. Dagegen arbeitet sie bei TCM mit variabler Schaltfrequenz und Zero Voltage Switching(ZVS7), die zu besserem Wirkungsgrad und schlechterem Leistungsfaktor(PF8) im Vergleich zu bei CCM führt. Die Hauptaufgabe der Arbeit ist Entwurf, Aufbau und Inbetriebnahme der PFC-Stufe. Und die Messungen für Verläufe der elektrischen Größen, Wirkungsgrad und Temperatur der Bauteile werden bei unterschiedlicher Systemkonfigurationen durchgeführt, um die Entwurf und Aufbau zu validieren und Systemverhalten zu vergleichen. Der maximale Wirkungsgrad des Systems erreicht über 99 % durch die Anwendung von GaN-HEMT und TCM.