在光伏微型逆變器與便攜式儲(chǔ)能系統(tǒng)中，傳統(tǒng)兩級(jí)拓?fù)洌―C/DC + DC/AC）雖技術(shù)成熟，但存在效率瓶頸（通常≤96%）、元件數(shù)量多、體積大等問(wèn)題。德州儀器推出的TIDA-010954參考設(shè)計(jì)采用基于GaN的單級(jí)cyclo轉(zhuǎn)換器架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了更高效率、更高功率密度與更低系統(tǒng)成本。

傳統(tǒng)兩級(jí)架構(gòu)的局限

典型的兩級(jí)微型逆變器先通過(guò)反激或推挽式DC/DC升壓至400VDC中間總線，再經(jīng)全橋逆變輸出交流電。該結(jié)構(gòu)需使用10–12個(gè)高壓開(kāi)關(guān)器件，且整流級(jí)常采用二極管，導(dǎo)致導(dǎo)通損耗高。此外，低頻（<100kHz）工作限制了磁性元件的小型化。

Cyclo轉(zhuǎn)換器工作原理

cyclo轉(zhuǎn)換器直接將直流輸入合成為交流輸出，無(wú)需中間直流鏈路。TIDA-010954采用“直流側(cè)全橋 + 交流側(cè)半橋”結(jié)構(gòu)（如圖3所示），通過(guò)變壓器實(shí)現(xiàn)電氣隔離。其本質(zhì)是一個(gè)相移控制的雙有源電橋（DAB），但次級(jí)側(cè)電壓隨電網(wǎng)正弦波動(dòng)態(tài)變化。

正半周：S1B、S2B常通，S1A/S2A互補(bǔ)PWM，初級(jí)電壓VP超前次級(jí)VS實(shí)現(xiàn)能量傳輸；

負(fù)半周：S1A、S2A常通，S1B/S2B調(diào)制，VP滯后VS完成反向功率傳輸。

GaN器件的優(yōu)勢(shì)應(yīng)用

設(shè)計(jì)選用TI的GaN FET以支持高頻軟開(kāi)關(guān)運(yùn)行：

初級(jí)側(cè)：LMG2100R026（100V, 2.6mΩ）半橋，低RDS(on)減少導(dǎo)通損耗；

次級(jí)側(cè)：LMG3650R035（650V, 35mΩ）集成驅(qū)動(dòng)器，降低布局復(fù)雜度。

GaN的低COSS和關(guān)斷損耗擴(kuò)展了零電壓開(kāi)關(guān)（ZVS）范圍，使轉(zhuǎn)換器可在300–600kHz高頻下運(yùn)行，顯著減小變壓器和濾波電感體積。

現(xiàn)貨供應(yīng)，原廠代理授權(quán)，100%原裝正品，如需產(chǎn)品規(guī)格書(shū)、樣片測(cè)試、采購(gòu)、BOM配單等需求，請(qǐng)加客服微信：13310830171。24小時(shí)采購(gòu)熱線：133-1083-0171。

擴(kuò)展相移控制策略

為應(yīng)對(duì)交流側(cè)電壓周期性變化帶來(lái)的軟開(kāi)關(guān)挑戰(zhàn)，設(shè)計(jì)采用兩種模式：

模式II（大功率，靠近交流峰值）：固定相移，確保ZVS；

模式III（輕載/過(guò)零點(diǎn)）：脈沖內(nèi)嵌控制，降低變壓器RMS電流與傳導(dǎo)損耗。

控制算法在TMS320F28P550（150MHz）上運(yùn)行，20kHz中斷服務(wù)例程MCU占用率<40%，得益于其可配置邏輯塊（CLB）硬件加速PWM同步更新。

性能實(shí)測(cè)與成本優(yōu)勢(shì)

實(shí)測(cè)顯示：

峰值效率達(dá)97%，ηCEC ≈ 96.4%，ηEuro ≈ 95.4%；

600W滿載THD僅2.6%，優(yōu)于并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)；

功率密度約600W/L，為傳統(tǒng)兩級(jí)方案的兩倍。

成本方面，盡管GaN器件單價(jià)較高，但磁性元件體積大幅縮減（高頻運(yùn)行）、EMI濾波器簡(jiǎn)化、開(kāi)關(guān)總數(shù)減少，整體BOM成本降低約12%（以推挽式為基準(zhǔn)）。