隨著5G、AI及物聯網世代逐步來臨，以及功率元件碳化矽（Silicon Carbide, SiC）、氮化鎵（Gallium Nitride, GaN）技術成熟催化之下，高效率、低功耗和高功率密度電源設計需求勢必日益普及。為符合市場需求，Microchip在16位元dsPIC33系列產品不斷開發進步，從最早dsPIC33F單核心數位控制器，至今擴展到dsPIC33CK單核心與dsPIC33CH雙核心數位控制器，為使用者提供多元化選擇。乃至開發工具方面，Microchip提供Digital Power Development Board（DM330029），如（圖一）所示，結合不同型號的Digital Power PIM，如（圖二），可靈活的測試及評估Microchip全系列dsPIC33，加速熟悉dsPIC33與產品開發。

不僅如此，客戶所引頸期盼，針對成熟的SiC和新興的GaN等相關應用，Microchip也推出30kW Vienna 3-Phase Power Factor Correction（PFC）參考設計，除了採用Microchip高效能的SiC功率元件，並在2020年協同Efficient Power Conversion（EPC）和Transphorm合作夥伴分別開發1/16th Brick Power Module和Bridgeless Totem-Pole PFC，其相關介紹如下：

(1)30kW Vienna 3-Phase Power Factor Correction（PFC）參考設計

參考（圖三），控制核心採用dsPIC33CH256MP506雙核DSC，硬體上則採用Microchip 700V SiC MOSFETs和1200V SiC diodes，於30kW輸出下，最大效率可達98.6%，而半載及滿載電流THD < 5%。Microchip除了提供完整參考設計文件，也提供Piecewise-Linear Electrical Circuit Simulation（PLECS）模擬檔，使用者可在開發初期，先經由模擬評估其可行性與預估效能。有興趣的讀者，可到microchip.com/SiC 下載相關產品規格及應用文件。

(2)EPC9143 300W 1/16th Brick Power Module參考設計

參考（圖四），該參考設計輸入電壓為48V，輸出電壓為12V，輸出電流為25A，峰值效率 > 95％，最大功率密度為730W / in3，可廣泛應用於數據中心、電信和汽車等電源應用；結合dsPIC33CK DSC控制，充分發揮GaN FET的高性能，實現高切換頻率Intermediate Bus Converter（IBC）應用。在韌體控制方面，此參考設計提供Average Current Mode Control （ACMC）及Advanced Type IV Voltage Loop Control （AVMC）兩種截然不同的控制模式供參考，使用者可針對自身實際需求選擇最佳控制模式。

(3)TDTTP4000W066C 4kW Bridgeless Totem-Pole PFC

（圖五）為4kW Bridgeless Totem-Pole PFC參考設計，透過Microchip的dsPIC33CK，實現高效率及高效能AC/DC轉換，其主要硬體設計規格為：

‧ 輸入電壓85 VAC ~ 265 VAC, 47Hz - 63Hz

‧ 輸入電流18A, 2000W@115 VAC / 4000W@230 VAC

‧ 輸出電壓 387 VDC

韌體控制方面，電壓和電流環補償器採用2P2Z演算法，並結合Feed Forward 控制，改善輸入電流THD，使其Power Factor > 0.99。

欲獲得更多數位電源相關訊息及開發工具，請參考官方網站 microchip.com/smps，亦歡迎與我們經驗豐富的設計團隊聯繫。

本文作者為：Microchip工程師 陳建男