TIDA-011012

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

TIDA-011012

設計檔案

概覽

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.

特點
  • 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.
輸出電壓選項 TIDA-011012.1 TIDA-011012.2 TIDA-011012.3 TIDA-011012.4
Vin (最小值) (V) 800 1800 1300 2200
Vin (最大值) (V) 1300 2200 1500 2200
Vout (Nom) (V) 2200 1500 2200 1300
Iout (最大) (A) 23 33 23 63
輸出功率 (W) 50600 49500 50600 81900
隔離式/非隔離式 Non-Isolated Isolated Isolated Non-Isolated
輸入類型 AC DC DC DC
拓撲結構 Boost- PFC Full Bridge- Phase Shifted Full Bridge- Phase Shifted Buck- PFC
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已開發完全組裝的電路板,僅供測試與性能驗證,且為非賣品。

設計檔案與產品

設計檔案

下載立即可用的系統檔案以加速您的設計流程。

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TIDUFJ2.PDF (601 KB)

參考設計概觀與已驗證的性能測試資料

TIDME75.ZIP (820 KB)

元件配置的詳細設計佈線圖概觀

TIDME77.ZIP (339 KB)

設計元件、參考指示項與製造商/零件編號的完整清單

TIDME76.ZIP (55190 KB)

IC 元件的 3D 模型或 2D 圖所使用的檔案

TIDCGY1.ZIP (2591 KB)

包含 PCB 設計中實體電路板層相關資訊的設計檔案

TIDME74.ZIP (6425 KB)

產生 PCB 設計佈線圖所使用的 PCB 層圖表檔案

TIDME73.ZIP (1771 KB)

設計佈線圖與元件的詳細電路圖

產品

設計與潛在替代方案中包括 TI 產品。

即時數位電源 MCU

TMS320F28P650DKC2000 ™ 32 位元 MCU、2x C28x +CLA CPU、鎖階、1.28-MB 快閃記憶體、16-b ADC、HRPWM、EtherCAT、CAN-FD、AES

產品規格表: PDF | HTML
隔離式電源模組 (整合式變壓器)

UCC35131-Q1具有整合式變壓器的車用、2W、5.5V 至 20V VIN、穩壓 5kVRMS 隔離式 DC-DC 電源模組

產品規格表: PDF | HTML
霍爾效應電流感測器

TMCS1133具有 AFR 和 ALERT 功能的 80ARMS、1MHz 霍爾效應電流感測器

產品規格表: PDF | HTML
隔離式 ADC

AMC1336±1V 輸入、精密電壓感測強化型隔離調變器

產品規格表: PDF | HTML
隔離式溫度感測器

ISOTMP35具有 10mV/°C 類比輸出的 1.2°C 基本隔離式溫度感測器

產品規格表: PDF | HTML
隔離式電源模組 (整合式變壓器)

UCC33421具有整合式變壓器的 5V/5V 1.5W 5kVrms 隔離式 DC-DC 模組

產品規格表: PDF | HTML
隔離式閘極驅動器

UCC218915-Q1具有分離輸出、DESAT 和故障報告功能的車用 ±2.8A 單通道隔離式預驅動器

產品規格表: PDF | HTML
隔離式 ADC

AMC0306M05精密 ±50mV 輸入、強化隔離式 ΔΣ 調變器

產品規格表: PDF | HTML
隔離式比較器

AMC23C12具有可調閥值和閂鎖功能的快速回應強化型隔離窗型比較器

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* 設計指南 A 50kW SiC-Based Modular Solid-State Transformer for Medium-Voltage Applications Reference Design PDF | HTML 2026/6/4

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