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德州儀器助力比特幣礦機電源

2018-05-03

  隨著虛擬貨幣的崛起,針對虛擬貨幣算法優(yōu)化定制的電腦主機設備“礦機”掀起一陣熱潮,2017下半年以來,比特幣價格飛漲,也推高了礦機的行情。礦機生意的火爆也成就了礦機電源,特別是對1kW~3kW高效率電源的需求。

  交錯PFC+移相全橋架構已經被廣泛的用在大功率電源的場合,非常成熟可靠,TI提供全套解決方案。PFC方案采用UCC28070 <http://www.ti.com.cn/product/cn/UCC28070>,它是一個二相交錯的CCM PFC控制器,能實現(xiàn)很高的PF值和效率,業(yè)界很多大功率的模擬PFC方案都采用這個器件。PFC后級高壓DCDC采用 UCC28950 <http://www.ti.com.cn/product/cn/UCC28950>,它是具有同步整流的移相全橋控制芯片,特別適合高壓,高效率以及低EMI的應用。一次側驅動采用UCC27714 <http://www.ti.com.cn/product/cn/UCC27714/>, 它是600V4A 高側/低側柵極驅動器;同步整流驅動采用UCC21520 <http://www.ti.com.cn/product/cn/UCC21520>, 它是5.7 kVrms 雙通道隔離式柵極驅動器。

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  圖1:TI大功率電源解決方案

  UCC28070 <http://www.ti.com.cn/product/cn/UCC28070> PFC控制器工作在CCM 模式,采用獨特的 180°交錯技術,可以最大限度的提高PFC的效率,降低損耗,使功率器件的發(fā)熱更加分散,散熱設計也變得簡單,與單端PFC相比,它極大的降低母線大電解電容的電流紋波,從而減小母線電容的體積。

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  圖2:PFC輸出電容紋波電流(交錯PFC與單端PFC比較)

  UCC28070 <http://www.ti.com.cn/product/cn/UCC28070>的可選編程頻率抖動模式使設計人員能在一定范圍內擴展開關頻率,從而最小化電磁干擾 (EMI) 的生成。這一抖動特性有助于縮小電容器尺寸,使設計人員使用體積更小、價格更低的 EMI 濾波器。

  PR779 <http://www.ti.com.cn/tool/cn/pr779>是一款 1.2kW 通用輸入(85 至 270VRMS)交錯 PFC 轉換器參考設計,它具有 390 VDC 輸出。在 115 Vac、20% 至 100% 負載的情況下,它的效率可達到 95% 以上。對于同一負載組,如果輸入電壓是 230 Vac,則效率可達到 97% 以上。對于相同的負載范圍,無論是 115 VAC 還是 230 VAC 輸入,功率因數都大于 0.98。此設計符合當前 EN61000-3-2 要求。該設計包含兩塊電路板。主板 PR779 <http://www.ti.com.cn/tool/cn/PR779>(包含動力系統(tǒng)組件)和子板 PR780。子板包含驅動動力系統(tǒng)所需的所有控制電路。該控制基于 UCC28070 <http://www.ti.com.cn/product/cn/UCC28070> 連續(xù)電流模式交錯 PFC 控制器。

  隨著比特幣全網挖礦難度提高,業(yè)界對礦機電源的可靠性及效率提出了更高的要求,長期工作穩(wěn)定直接關系到挖礦收益,轉換效率關系到挖礦成本。相對于傳統(tǒng)PFC全橋整流而言,無橋PFC節(jié)省了由二極管整流橋導致的損耗,進一步提高電源轉換效率,SLUA517 <http://www.ti.com.cn/cn/lit/an/slua517/slua517.pdf>應用手冊 給出了使用UCC28070實現(xiàn)無橋PFC方案。對于2KW的礦機電源,無橋方案可以減少整流橋損耗20W,以0.3元每度電費計算,每臺礦機挖礦周期2年為例,可節(jié)省電費105元。

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  圖3:UCC28070 <http://www.ti.com.cn/product/cn/UCC28070>無橋PFC方案

  UCC28070 <http://www.ti.com.cn/product/cn/UCC28070>提供了多種獨特的系統(tǒng)控制與保護特性,以提高整體系統(tǒng)可靠性。輸出過壓保護方案配合開環(huán)檢測特性,可避免系統(tǒng)出現(xiàn)常見的電路板故障。每相位電流都得到了準確的平衡,借助獨立的電流感測功能,可避免組件在雙相工作模式下過熱。此外,UCC28070 <http://www.ti.com.cn/product/cn/UCC28070>還提供了欠壓鎖定、逐周期峰值限流以及系統(tǒng)過溫保護特性。

  更多內容請訪問TI應用與設計-工業(yè)AC-DC解決方案 <http://www.ti.com.cn/solution/cn/industrial_acdc_480w>

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