TIDA-011012

50kW SiC-based modular solid-state transformer for medium-voltage applications reference design

TIDA-011012

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Información general

This design implements a three-phase solid-state transformer (SST) based on a silicon carbide (SiC) power module. Using a modular architecture allows for stacking multiple converter submodules in series to meet medium-voltage grid requirements. Using fast switching SiC devices enables the DC/AC stage to switch at 10kHz and the dual active bridge (DAB) isolation stage at 100kHz, which reduces the size of the high-frequency magnetic components and increases the overall power density. Inter-module communication provide the high isolation voltage levels required in medium-voltage end equipment. The cascaded topology distributes the grid voltage evenly across submodules, allowing the use of standard lower-voltage rated SiC devices while maintaining full medium-voltage operation.

Funciones
  • 50kW rated reference design with modular and scalable architecture.
  • Medium-voltage DC link rated at 2.2kV, low voltage DC link at 1.5kV.
  • SiC power module based H-Bridge converter on the medium-voltage side.
  • Dual active bridge (DAB) for isolated DC/DC conversion stage switching at 100kHz.
  • DC/AC converter switching at 10kHz in unipolar mode.
  • Fiber optic communication between submodules providing the required isolation voltage.
  • Bidirectional power flow capability supporting gridto-storage and storage-to-grid operation.
  • Single module dimensions: 850mm × 300mm × 80mm.
Opciones de tensión de salida TIDA-011012.1 TIDA-011012.2 TIDA-011012.3 TIDA-011012.4
Tensión de entrada (Min) (V) 800 1800 1300 2200
Tensión de entrada (Máx) (V) 1300 2200 1500 2200
Tensión de salida (Nom) (V) 2200 1500 2200 1300
Amperímetro de salida (Máx) (A) 23 33 23 63
Potencia de salida (W) 50600 49500 50600 81900
Aislado/Sin aislar Non-Isolated Isolated Isolated Non-Isolated
Tipo de entrada AC DC DC DC
Topología Boost- PFC Full Bridge- Phase Shifted Full Bridge- Phase Shifted Buck- PFC
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Se desarrolló una placa completamente integrada únicamente para pruebas y validación de rendimiento y no está disponible para la venta.

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Diagrama esquemático detallado del diseño y los componentes

Productos

Incluye productos de TI en el diseño y posibles alternativas.

Módulos de alimentación aislados (transformador integrado)

UCC33421Módulo de CC/CC aislado de 5 V/5 V, 1.5 W y 5 kVrms con transformador integrado

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Módulos de alimentación aislados (transformador integrado)

UCC35131-Q1Módulo CC-CC aislado auto., VIN 5.5 V a 20 V, regulado en 2 W y 5 kVRMS, transformador integrado

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Sensores de temperatura aislados

ISOTMP35Sensor de temperatura aislado básico de 1.2 °C con salida analógica de 10 mV/°C

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MCU de potencia digital en tiempo real

TMS320F28P650DKMicrocontrolador C2000™ de 32 bits, 2 CPU C28x+CLA, paso de bloqueo, flash de 1.28 MB, ADC de 16 b,

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Controladores de compuertas aislados

UCC218915-Q1Precontrolador monocanal aislado ±2.8 A con salidas divididas, DESAT más informes de fallas para aut

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ADC aislados

AMC0306M05Modulador sigma-delta aislado reforzado con entrada de precisión de ±50 mV

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ADC aislados

AMC1336Modulador aislado reforzado de precisión de entrada de ±1 V para detección de tensión

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Sensores de corriente de efecto Hall

TMCS1133Sensor de corriente de efecto Hall de 80 ARMS y 1 MHz con AFR y ALERT

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Comparadores aislados

AMC23C12Comparador de ventana aislado reforzado de respuesta rápida con umbral ajustable y función de cierre

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Documentación técnica

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* Guía de diseño A 50kW SiC-Based Modular Solid-State Transformer for Medium-Voltage Applications Reference Design PDF | HTML 4/06/2026

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