PFC - Корекция на фактора на мощността - Компендиум InfoTip
1. Теория и основни схеми
Все повече и повече потребители на електричество в домакинствата вече не черпят тока синусоидално от обществената електроснабдителна мрежа, както в миналото, а в импулси. Причината за това е нарастващото разпространение на устройства, които представляват електронно контролирани товари.
Обичайната токоизправителна верига с филтриране (фиг. 1) генерира голям брой хармоници, тъй като филтърният кондензатор се зарежда в импулси чрез токоизправителните диоди. Поради фазовото изместване между ток и напрежение, тези хармоници генерират привидна мощност, която може да се управлява само от доставчиците чрез извънгабаритни всички компоненти в захранващата мрежа. За да предотврати този дисбаланс, ЕС първоначално прие стандарта EN60555-2 („Ефекти в захранващите мрежи, причинени от домакински уреди и подобно електрическо оборудване. Част 2: Хармоници“) и от 2001 г. европейския стандарт EN61000-3-2 ( "Електромагнитна съвместимост (ЕМС); Част 3: Гранични стойности; Раздел 2: Гранични стойности за хармонични токове (входящ ток на устройството
Изискваните от стандарта свойства на входните етапи на захранващ блок могат да бъдат изпълнени чрез два принципа на веригата:
1.1 Пасивна корекция на фактора на мощността
В a Пасивен PFC само филтри, съобразени с мрежовата честота, са свързани към изправителя. Тези филтри обикновено се състоят от относително големи масивни дросели и RC комбинации, които действат като нискочестотни или лентови филтри. Пасивен PFC обаче постигайте само умерено добри резултати. По съображения за цена те се използват предимно само в устройства с по-ниска мощност.
Фиг. 2: Принцип на пасивен PFC
1.2 Корекция на фактора на активната мощност
Корекцията на фактора на активната мощност е много по-сложна за разработване и производство по отношение на схемите. Но вие постигате много добри корекционни коефициенти от почти 99%. Активен PFC вериги Почти всички те се основават на принципа на двойно регулирания преобразувател. Тъй като тази схема едновременно компенсира колебанията на мрежовото напрежение, захранващите блокове надолу по веригата могат да бъдат проектирани много по-точно, за да стабилизират своите вторични напрежения.
Тъй като през PFC усилващ преобразувател Ако се изисква само едно работно напрежение без галванична мрежова изолация, запаметяващата индуктивност може да бъде намалена до усилващ дросел (L). Тази подредба също има предимството, че преобразувателят не трябва да осигурява пълната консумирана мощност, а само трябва да доставя количеството енергия, което е пропорционално на разликата между изходното напрежение и входното напрежение на преобразувателя.
Фиг. 3: Принцип на активен PFC с двойно регулиран усилващ преобразувател
Режими на работа за PFC преобразуватели
Точно както конвенционалният регулатор нагоре има два режима на работа, непрекъснат (непрекъснат) и прекъснат (прекъснат) режим, PFC усилващ преобразувател няколко режима на работа, които да използвате. Всеки режим на работа има своите предимства и недостатъци. Режимът на работа често се променя дори по време на полувълната на мрежовото напрежение.
Режим DCM (режим на прекъснат ток)
Най-вероятно ще се намери в CE устройства PFC работа в режим DCM. Характеристика на този работен режим е, че токът през усилващия дросел L1 пада до нула веднъж в рамките на всеки цикъл на превключване. Това означава, че дроселът за съхранение е напълно разреден или размагнитен. Това обикновено се наблюдава специално с нулев детектор на ток/напрежение, за да може да се включи превключващият транзистор практически без загуби. Прекъсващата операция предлага допълнително предимство, тъй като в превключващия транзистор няма нито диод D1, нито проблеми с ефекта на възстановяване. Преобразувателят работи само на една превключваща честота. Недостатък на този режим на работа е високият пиков ток.
Фиг. 4: Режим DCM (режим на прекъснат ток)
Режим CCM (непрекъснат ток)
В CCM режим носещата честота на управляващия ШИМ на превключващия транзистор е постоянна. Поради постоянния поток на ток през дросела, пиковият ток е малко по-голям от средния ток. Това означава, че има само незначителни проблеми с ЕМС. Основният недостатък на този работен режим са големите загуби при включване и изключване в превключващия транзистор.
Фиг. 5: Режим CCM (Непрекъснат ток)
Режим CRM (Critical Conduction)
В CRM операция преобразувателят работи на границата на периодичната работа. Това означава, че няма проблеми с ефекта на възстановяване в диода или превключващия транзистор. Въпреки това високите пикови токове и дисперсията в честотата на превключване са в неблагоприятно положение. По-специално високите честоти около нулевото пресичане на мрежовото напрежение изискват допълнителни мерки срещу излъчване на смущения.
Фиг. 6: CRM (Critical Conduction) режим
DCM/CRM режим
При работа с ниско натоварване и близо до нулевите пресичания на мрежовото напрежение преобразувателят работи DCM режим, при по-високи токове отива в едно CRM мода относно. Въпреки че тази смесена операция съчетава всички предимства на "чистите" режими на работа, тя е много сложна по отношение на разработката и изисква компоненти с много строги допустими отклонения.
Фиг. 7: DCM/CRM режим
2. Практическо изпълнение на PFC конвертор с IC TDA4863
Нулев токов детектор
С нулевия токов детектор на щифт 5, токът през дросела се контролира с помощта на спомагателно напрежение, което се индуцира в намотка в дросела на преобразувателя. Само когато спомагателното напрежение е 0V, дроселът е напълно разреден и може да се презареди отново чрез включване на превключващия транзистор Q01. RS тригерът е блокиран (нулиран) от детектора, докато напрежението на щифт 5 спадне до 0V. По този начин се намалява загубата на мощност в превключващия транзистор и в усилващия диод (D02). Тъй като токът през дросела е почти триъгълен и няма пропуски, консумацията на енергия от мрежата е почти непрекъсната.
Защитата от понижено напрежение (UVLO = Undervoltage Lookout) следи работното напрежение на TDA4863. Когато устройството се стартира, работното напрежение VCC на щифт 8 трябва да надвишава 12,5V, така че UVLO да включва IC. Ако VCC падне под 10V, IC се изключва.
Други компоненти
Цикличен филтър (R910/C912, C911) е разположен между щифт 1 и щифт 2 за честотна компенсация на усилвателя на напрежение (усилвател на постояннотоково напрежение). Усилвателят действа като интегратор, чиято гранична честота е под 20Hz, за да потисне пулсацията от 100Hz на коригираното мрежово напрежение. Поради тази ниска честотна лента, бързите промени в натоварването или бързото увеличаване на входния ток при включване на устройството не могат да бъдат регулирани в разумен срок. Регулатор на пренапрежение (OVR) следи тока през филтъра на външната верига. Ако токът надвиши вътрешно определена стойност, OVR намалява изходното напрежение на умножителя и по този начин съкращава времето на проводимост на превключващия транзистор.
Фиг. 8: PFC преобразувател с IC TDA4863-2
АКРЕДИТИВНИ ПИСМА
Уеб връзки
Правно известие
Доколкото на тази страница са споменати търговски марки, защитени марки (думи и/или изображения) или защитени имена на продукти, ние изрично посочваме, че тези марки, имена и термини са споменати тук изключително за редакционното описание или идентификацията на посочени продукти и/или производители или описаните технологии.
Всички права върху защитените имена на марки и/или продукти, споменати в този сборник, са собственост на съответните им собственици и с това са изрично признати. Всички марки и търговски марки, посочени в нашите статии и евентуално защитени от трети страни, са обект без ограничение на разпоредбите на приложимия закон за търговските марки и правата на собственост на съответния регистриран собственик.
Именуването на имена на продукти, продукти и/или съответните производители на продукти е само с информационна цел и не представлява реклама. InfoTip не поема никаква отговорност по отношение на избора, представянето или използваемостта на тези продукти.
Ако правата на трети страни бъдат нарушени срещу нашето намерение, ние искаме известие безплатно.