解决方案｜采用氮化镓PFC技术的瑞萨1.2kW高压逆变器解决方案
在智能制造与工业自动化快速发展的趋势下，企业对于电机驱动系统的要求已不再局限于基本的性能表现，而是更加注重系统的能效比、可靠性以及其对整体生产效率的提升作用。针对这一需求，瑞萨推出采用氮化镓功率因数校正（PFC）技术的1.2kW小型高压逆变器解决方案，为工业界带来了高效、节能的新选择。
系统框图
如今，大多数逆变器都采用传统的PFC拓扑结构，这些结构共同特点是使用硅MOSFET或绝缘栅双极晶体管（IGBT）作为核心组件，然而，在更高功率和更小尺寸的设计趋势下，这种方案可能会面临开关损耗和散热问题。为应对此挑战，瑞萨电子将硅器件替换为氮化镓场效应管—TP65H300G4LSG，以提高效率并降低系统成本。TP65H300G4LSG结合了先进的高压氮化镓HEMT与低压硅MOSFET技术，展现出卓越的可靠性和性能。相比传统硅器件，TP65H300G4LSG凭借更低的栅极电荷、更小的交叉损耗和反向恢复电荷，有效提升了系统效率。
为实现精密电机控制，该方案采用RA6T2 MCU，其基于240MHz的Arm ® Cortex ® -M33内核设计，具有针对高性能和高精度电机控制而优化的外设，可在提高性能的同时降低材料清单(BOM)成本。不仅如此，RA6T2 MCU还内置了可根据输入电压范围设置增益的放大器，并将 检测过压过流的比较器等模拟器件 整合在内。此外该产品采用的高分辨率PWM，能够实现对DC/DC、DC/AC转换的高精度控制。 RA6T2的片上高速Flash具有120MHz的取指速度，搭配Flash cache等措施，确保环路运算代码的高速执行。
在供电方面，本方案搭载了AccuSwitch ™ 数字PWM控制器iW1825、线性稳压器RAA214250、ISL80102以及ISL9001A和降压稳压器ISL85003A。其中，iW1825集成了高精度控制电路和700V功率MOSFET开关，采用PrimAccurate ™ 初级侧数字控制算法，无需使用光耦合器，即可确保多输出设计具有出色的交叉调节精度，从而满足嵌入式、网络和家电应用长工作寿命、高性能和低成本的需求。
在运算放大器的选型上，本方案选用ISL28191和ISL28291两款超低噪声、超低失真运算放大器。这两款产品额定工作电压为3V，具有稳定的增益，支持轨到轨摆幅的输出和延伸至地（接地检测）的输入共模电压。
除此之外，为提高整体性能，此方案搭载了独特的可编程混合信号器件GreenPAK SLG46826和HVPAK SLG47105。其中，HVPAK用于过压保护和放电控制，而GreenPAK可支持硬件PWM击穿保护，确保系统的安全性。
借助氮化镓的优势和瑞萨多种功率和模拟器件，本方案不仅进一步减小了系统的尺寸和重量，还优化了散热，为工业自动化设备的高效能、小型化设计带来了更多可能。未来，瑞萨电子将继续专注于先进的功率半导体技术，推出更加多样的器件产品，为智能化、可持续化社会的建设提供支持。
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