Krug za korekciju faktora snage (PFC) - Vodič

Krug za korekciju faktora snage (PFC) - Vodič

Post detaljno opisuje različite metode konfiguriranja kruga za korekciju faktora snage ili PFC kruga u SMPS dizajnu i objašnjava najbolje mogućnosti prakse za ove topologije kako bi bio u skladu sa suvremenim smjernicama za ograničenje PFC-a.



Dizajniranje učinkovitih krugova napajanja nikada nije bilo lako, no s vremenom su istraživači uspjeli riješiti većinu relevantnih problema, a u istim crtama moderni SMPS dizajni također se optimiziraju s najboljim mogućim ishodima, zahvaljujući novi regulatorni standardi koji su imali važnu ulogu u primjeni strožijih parametara kvalitete za moderne jedinice napajanja.

PFC smjernice

Suvremena ograničenja kvalitete napajanja prilično su agresivno postavljena, zajednički naporima proizvođača, dobavljača i ostalih dotičnih upravnih tijela.





Među mnogim parametrima kvalitete postavljenim za suvremene dizajne napajanja, korekcija korekcije faktora snage (PFC) koja je zapravo u obliku poništavanja harmonika proglašena je obveznim zahtjevom prema IEC 61000-3-2 pravilima.

Zbog toga su dizajneri prisiljeni suočiti se s težim izazovima u dizajniranju faza korekcije faktora snage u svojim nacrtima napajanja kako bi udovoljili ovim strogim suvremenim zakonima, a napajanja postaju sve zastrašujuća svojim specifikacijama i rasponom primjene, strukturiranjem ispravnih PFC krugova mnogim proizvođačima u areni nije nimalo lakše.



Prikazani vodiči posebno su posvećeni svim udruženjima i profesionalcima koji se bave proizvodnjom ili projektiranje povratnog SMPS-a za omogućavanje najidealnijih PFC dizajna i proračuna prema njihovim individualnim zahtjevima.

Rasprave uključene u ove upute pomoći će vam da dizajnirate PFC sklopove čak i za znatno velike jedinice u rasponu do 400 W, 0,75 ampera.

Čitatelji će također dobiti priliku naučiti o odabiru jednostepenih izoliranih pretvarača koji također uključuju LED upravljačke programe. Koračni vodič za dizajn i upute, zajedno s usporedbama na razini sustava, mnogi dizajneri koji su aktivno uključeni u područje energetske elektronike bit će osviješteni pristupite najoptimalnijem pristupu za njihove specifične potrebe primjene

Cilj korekcije faktora snage

Optimizacija kruga za korekciju faktora snage u modernim SMPS jedinicama (sklopni način napajanja) mogla bi se razviti u nedavnoj prošlosti zbog pojave niza naprednih relevantnih integriranih krugova (IC), koji su omogućili postavljanje različitih PFC dizajna koji imaju specifične načinima rada i s pojedinačnim mogućnostima rješavanja izazova.

Povećanjem raspona SMPS topologija složenost u dizajniranju i provedbi PFC-a također se pogoršala u današnje vrijeme.

U prvom tutorialu naučit ćemo o operativnim detaljima dizajna koji su uglavnom preferirani od svih profesionalaca u ispravkama.

U osnovi, korekcija faktora snage pomaže u optimizaciji ulazne struje unutar izvanmrežnih izvora napajanja, tako da oni mogu povećati stvarnu snagu iz dostupnog mrežnog ulaza.

Prema uobičajenom zahtjevu, određeni električni aparat mora se oponašati kao opterećenje čistog otpora, tako da mu omogućuje nultu potrošnju jalove snage.

Ovo stanje rezultira stvaranjem gotovo nulte ulazne harmoničke struje, drugim riječima, omogućuje da potrošena struja bude savršeno u skladu s ulaznim naponom napajanja koji je obično u obliku sinusnog vala.

Ovo postignuće omogućuje uređaju da troši „stvarnu snagu“ iz mreže na najoptimalnijim i najučinkovitijim razinama, što zauzvrat rezultira smanjenjem rasipanja električne energije i povećanjem njene učinkovitosti.

Ova učinkovita uporaba električne energije ne samo da pomaže uređaju da se predstavi na najučinkovitiji način, već i komunalnim poduzećima i uključenoj kapitalnoj opremi za postupak.

Gornja značajka nadalje omogućuje da dalekovodi budu bez harmonika i rezultujućih smetnji na uređajima u mreži.

Osim gore spomenutih prednosti, uključivanje PFC-a u modernim jedinicama za napajanje također je udovoljavanje regulatornim zahtjevima postavljenim u Europi i Japanu s IEC61000-3-2, što bi sva električna oprema trebala ispunjavati.

Gore spomenuto stanje regulirano je za većinu elektroničkih uređaja koji mogu biti klasificirani na iznad 75 vata prema standardima opreme klase D ili koji su i viši, navodeći najveću amplitudu linijskih frekvencijskih harmonika u rasponu do 39. harmonika.

Osim ovih standarda, PFC se također koristi za osiguravanje drugih učinkovitosti, kao što su Energy Star 5.0 od vitalnog značaja za računala i Energy Star 2.0 za sustave napajanja i TV uređaje od 2008. godine.

Definicija faktora snage

PFC ili korekcija faktora snage mogu se definirati kao omjer stvarne snage i prividne snage i izraziti kao:

PF = stvarna snaga / prividna snaga, gdje je stvarna snaga izražena u
Watts, dok se prividna snaga izražava u VA.

U ovom se izrazu stvarna snaga određuje kao prosjek trenutnog umnoška struje i napona u fazi ili ciklusu, dok se prividna snaga smatra RMS vrijednošću struje pomnožene s naponom.

To sugerira da kad god su naponi s naponom sinusoidni i međusobno u fazi, rezultirajući faktor snage je 1,0.

Međutim, u stanju kada su struja, naponski parametri sinusni, ali nisu u fazi, dolazi do faktora snage koji je kosinus faznog kuta.

Gore opisani uvjeti faktora snage primjenjuju se u slučajevima kada su i napon i struja čisti sinusni valovi, zajedno sa situacijom kada se prateće opterećenje sastoji od otpornih, induktivnih i kapacitivnih komponenata koje mogu biti sve nelinearne prirode, se ne podešava s ulaznim parametrima struje i napona.

SMPS topologije obično uvode nelinearnu impedansu u mrežni vod zbog prethodno objašnjenog natre njegovog kruga.

Kako SMPS radi

SMPS krug u osnovi uključuje stupanj ispravljača na ulazu koji može biti poluvalni ili punovalni ispravljač i nadopunjujući filtar za kondenzaciju za zadržavanje ispravljenog napona na njemu do vršne razine ulaznog sinusnog vala do trenutka sljedećeg vrha pojavljuje se sinusni val i ponavlja ciklus punjenja ovog kondenzatora, što rezultira potrebnim vršnim konstantnim naponom na njemu.

Ovaj postupak punjenja kondenzatora u svakom vršnom ciklusu izmjenične struje zahtijeva da ulaz mora biti opremljen s dovoljno struje za ispunjavanje potrošnje opterećenja SMPS-a, između ovih vršnih intervala.

Ciklus se provodi brzim izbacivanjem velike struje u kondenzator, koja se primjenjuje na opterećenje pražnjenjem dok ne dođe sljedeći vršni ciklus.

Za ovaj neravnomjeran obrazac punjenja i pražnjenja preporučuje se da impulsna struja iz kondenzatora bude ocijenjena za 15% više od prosječnog zahtjeva opterećenja.

za PFC kondenzator je ocijenjen za 15% više od prosječnog zahtjeva opterećenja

Na gornjoj slici možemo vidjeti da su unatoč značajnoj količini izobličenja napon i strujni parametri očito u fazi međusobne faze.

Međutim, ako primijenimo izraz 'fazni kut kosinusa' na gore navedeno, stvorilo bi se pogrešno zaključivanje o tome da napajanje ima faktor snage 1,0

Gornji i donji valni oblici pokazuju količinu harmonijskog sadržaja struje.

Ovdje je naznačen „temeljni harmonički sadržaj“ u usporedbi s amplitudom od 100%, dok su viši harmonični elementi prikazani kao dopunski postoci osnovne amplitude.

Međutim, budući da stvarnu snagu određuje samo temeljna komponenta, dok ostali dopunski harmoniki predstavljaju samo prividnu snagu, stvarni faktor snage može biti prilično manji od 1,0.

Ovo odstupanje nazivamo pojmom faktor izobličenja koji je u osnovi odgovoran za stvaranje faktora snage koji nije jedinstveni u SMPS jedinicama.

Izraz za stvarnu i prividnu snagu

Opći izraz koji se odnosi na vezu između stvarne i prividne moći može se dati kako slijedi:

veza između stvarne i prividne moći

Tamo gdje cosΦ tvori faktor pomicanja koji izlazi iz faznog kuta Φ između valnih oblika struja / napon i cosΦ označava faktor izobličenja.

kut Φ između valnih oblika struje / napona

Pozivajući se na donji dijagram, možemo svjedočiti situaciji koja pokazuje savršenu korekciju faktora snage.

savršena korekcija faktora snage.

Možemo vidjeti da ovdje trenutni valni oblik sasvim idealno replicira naponski valni oblik jer obojica očito rade u fazi i međusobno su sinkronizirani.

Stoga bi se ovdje moglo pretpostaviti da su harmonike ulazne struje gotovo nule.

Korekcija faktora snage vs Harmonska redukcija

Gledajući ranije ilustracije, očito je da faktor snage i niski harmoniki djeluju sinkronizirano.

Općenito se smatra da bi, ako se istaknu ograničenja za odgovarajuće harmonike, moglo pomoći u ograničavanju onečišćenja ulazne struje u dalekovodima na način da se eliminiraju smetnje strujnih smetnji s ostalim uređajima u blizini.

Stoga, iako se obrada ulazne struje može nazvati „korekcijom faktora snage“, izlazna veličina pročišćavanja smatra se da se ova obrada prema međunarodnim smjernicama shvaća kao harmonijski sadržaj.

Za SMPS topologije to je obično element pomaka koji je približno na jedinici, što dovodi do sljedećih odnosa između faktora snage i harmonijskog izobličenja.

odnosi između faktora snage i harmonijskog izobličenja.

U izrazu THD predstavlja ukupno harmonijsko izobličenje kao kvadratni zbroj štetnih harmonika u odnosu na osnovni sadržaj, izražavajući relativnu težinu pridruženog harmoničkog sadržaja u odnosu na temeljni kolega. Druga jednadžba povezuje apsolutnu vrijednost THD i ne u omjeru%, izražavajući da THD mora biti u osnovi nula da bi se stvorio jedinstveni PF.

Vrste korekcije faktora snage

Karakteristika ulaznog valnog oblika na gornjoj slici pokazuje tipičnu 'aktivnu' vrstu korekcije faktora snage za SMPS uređaj koji je uveden između ulazne konfiguracije ispravljača i kondenzatora filtra i putem integriranog kruga PFC koji kontrolira postupak zajedno s pripadajućim krugom za osiguravajući da ulazna struja kohezivno slijedi valni oblik ulaznog napona.

Ova vrsta obrade može se smatrati najrasprostranjenijom vrstom PFC-a koja se koristi u modernim SMPS-sklopovima, što se može vidjeti na donjoj slici.

Kad se ovo kaže, nipošto nije obvezno da se za predloženi PFC koriste samo „aktivne“ verzije koje koriste IC-ove i poluvodiče, svi ostali oblici dizajna koji mogu jamčiti razumnu količinu PFC-a ispod postavljenih propisa obično su dobrodošli.

Primijećeno je da je zapravo jedan induktor koji zamjenjuje položaj 'aktivnog' kolega u stanju sasvim zadovoljavajuće odbiti harmonike kontrolirajući vrhove i prilično učinkovito ravnomjerno raspoređujući struju u sinkronizaciji s ulaznim naponom.

Pasivni PFC dizajn

Međutim, ovaj oblik pasivne PFC regulacije mogao bi zahtijevati znatno glomazan induktor s jezgrom i stoga se može koristiti za primjene u kojima kompaktnost nije presudan zahtjev. (stranica 12)

Pasivni pojedinačni induktor mogao bi se činiti brzim rješenjem za PFC, ali za primjenu velike snage, veličina bi mogla početi postati nezanimljiva zbog nepraktično velikih dimenzija.

Na donjem grafikonu možemo svjedočiti ulaznim karakteristikama tri broja varijanti PCPS-a od 250 vata, od kojih svaka predstavlja trenutni valni oblik u ekvivalentnom faktoru razmjera.

Lako možemo vidjeti da je rezultat dobiven iz PFC-a na bazi pasivnog induktora za 33% veći maksimum struje nego kod aktivnog kolega PFC-filtra.

Iako bi ovo moglo proći standarde IEC61000-3-2, definitivno neće biti u skladu s nedavnim strožim pravilom zahtjeva od 0,9PF i neće uspjeti na razini prihvaćanja QC-a, postavljenoj prema ovim novim standardima.

Osnovni blok dijagram

PFC blok dijagram

Zbog stalnog elektroničkog tržišnog trenda, gdje možemo vidjeti kako bakar raste, uspon s postupkom magnetskih jezgri i uvođenje modernih, puno jeftinijih poluvodičkih materijala, neće biti iznenađenje ako primijetimo aktivni PFC pristup postajući izuzetno popularni od pasivnog kolege.

A ovaj trend mogao bi se još više ojačati u nadolazećoj budućnosti, predstavljajući sve naprednija i poboljšana PFC rješenja za brojne SMPS dizajnere i proizvođače.

Usporedba harmonika ulazne linije sa standardima IEC610003-2

Usporedba harmonika ulazne linije sa standardima IEC610003-2

Na donjoj slici možemo vidjeti tragove triju zasebnih rezultata SMPS-a od 250 vata s referencom na IEC6000-3-2 ograničenja. Navedeno ograničenje vrijedi za sve uređaje klase D, poput računala, televizora i njihovih monitora.

Prikazana granica harmonijskog sadržaja fiksna je u skladu s ulaznom snagom uređaja. Za proizvode koji se odnose na svjetla obično se slijede takva LED svjetla, CFL svjetla, ograničenja klase C, koja su identična njihovim ograničenjima ulazne snage.

Ostali nekonvencionalni elektronički proizvodi smatraju da je njihovo ograničenje PFC postavljeno proporcionalno minimalnoj ulaznoj snazi ​​od 600 vata.

Ako pogledamo pasivni PFC trag, utvrdimo da je teško u skladu s postavljenom granicom ograničenja, samo vrsta dodira i pomaka (kod harmonika br. 3)

PFC harmonijski broj

Analizirajući pasivne PFC značajke

Na slijedećoj slici možemo vidjeti klasični primjer pasivnog PFC sklopa dizajniranog za tradicionalno napajanje računala. Ovdje je zapažena povezanost središnjeg slavine PFC prigušnice s ulaznim naponskim ulaznim naponom.

Dok su u načinu odabira od 220 V (prekidač otvoren), cijela dva dijela induktora primjenjuju se s ispravljačkom mrežom koja radi poput ispravljačkog kruga punog mosta.

Međutim, u načinu 110V (prekidač zatvoren), samo 50% ili polovica zavojnice koristi se kroz lijevi bočni dio zavojnice koji se implementira, dok je ispravljački dio sada transformiran u poluvalni dvostruki krug ispravljača ispravljača.

Budući da će 220V odabir generirati oko 330V nakon potpunog ispravljanja valova, to čini ulaz sabirnice za SMPS i ima mogućnost značajnih fluktuacija u skladu s ulaznim naponom linije.

Primjer dijagrama kruga

primjer PFC sklopa

Iako bi ovaj pasivni PFC dizajn mogao izgledati prilično jednostavno i impresivno svojim performansama, mogao bi pokazivati ​​nekoliko značajnih nedostataka.

Uz glomaznu prirodu PFC-a, dvije su druge stvari koje utječu na njegove performanse, prvo, uključivanje mehaničkog prekidača koji sustav čini ranjivim na moguće ljudske pogreške tijekom rada jedinice, kao i povezane probleme s trošenjem i habanjem.

Drugo, linijski napon koji nije stabiliziran rezultira relativnom neučinkovitošću na frontama isplativosti i točnosti pretvorbe istosmjerne u istosmjernu struju povezanu s PFC izlazom.

Kontrolori načina kritičnog vođenja (CrM)

Stupanj kontrolera koji se naziva kritični način vođenja, a koji se također naziva prijelaznim načinom rada ili graničnim načinom provođenja (BCM), konfiguracije su sklopova koje se učinkovito mogu primijeniti u primjenama rasvjetne elektronike. Iako su bez problema sa svojom upotrebljivošću, ovi kontroleri su relativno skupi.

Sljedeći dijagram 1-8 prikazuje redoviti dizajn sklopa CrM regulatora.

CrM kontroler PFC

Tipično CrM kontroler PFC posjeduje gore prikazanu vrstu sklopa, što se može razumjeti uz pomoć sljedećih točaka:

Ulaz referentnog stupnja umnoživača prima odgovarajuće dimenzionirani signal s pripadajućeg izlaza pojačala pogreške koji ima pol niske frekvencije.

Na drugi ulaz množitelja može se vidjeti referenca sa stabiliziranim istosmjerno stegnutim naponom izvučenim iz ispravljenog AC mrežnog ulaza.

Dakle, rezultantni izlaz iz množitelja umnožak je relativnog istosmjernog napona iz izlaza pojačala pogreške i referentnog signala u obliku punovalnih sinusnih impulsa izmjeničnog napona s ulaza izmjenične struje.

Ovaj izlaz iz stupnja množitelja može se vidjeti i u obliku punog vala impulsa sinusnog vala, ali na odgovarajući način umanjen proporcionalno primijenjenom signalu pogreške (faktor dobitka) koji se koristi kao referenca za ulazni napon.

Amplituda signala ovog izvora prikladno se prilagođava kako bi se implementirala prava zadana prosječna snaga i osigurao odgovarajući regulirani izlazni napon.

Stupanj koji je odgovoran za obradu amplitude struje dovodi do strujanja struje u skladu s izlaznim valnim oblikom iz množitelja, međutim može se očekivati ​​da će amplituda strujnog signala frekvencije linije (nakon izravnavanja) biti upola manja od ove reference iz stupnja množitelja .

Ovdje se operacije pomoću strujnog kruga za oblikovanje mogu razumjeti kako slijedi:

strujni krugovi za oblikovanje struje

Pozivajući se na gornji dijagram, Vref označava signal koji se izlazi iz stupnja množitelja, a koji se dalje dovodi u jedan od opampa komparatora čiji je drugi ulaz referenciran sa trenutnim signalom valnog oblika.

Na prekidaču napajanja, struja na induktoru polako raste dok signal preko razvodnika ne dosegne razinu Vref.

To prisiljava komparatora da promijeni svoj izlaz s Uključeno na ISKLJUČIVO isključujući napajanje kruga.

Čim se to dogodi, napon koji je postupno rampirao preko prigušnice počinje polako padati prema nuli i kad dodirne nulu, izlaz opampa se vraća i ponovno uključuje, a ciklus se ponavlja.

Kao što naziv gornje karakteristike označava, kontrolni uzorak sustava nikada ne dopušta da induktivna struja puca iznad unaprijed određene granice u kontinuiranim i prekidnim načinima uključivanja.

Ovaj aranžman pomaže u predviđanju i izračunavanju odnosa između prosječne vršne trenutne razine rezultirajućeg izlaza iz opampa. Budući da je odgovor u obliku trokutastih valova, prosjek valnog oblika označava točno 50% stvarnih vrhova valnih oblika trokuta.

To implicira da bi rezultirajuća prosječna vrijednost trenutnog signala valova trokuta bila = Struja induktora x R osjećaj ili jednostavno stavila polovinu unaprijed zadane referentne razine (Vref) opampa.

Frekvencija regulatora koji koriste gornji princip ovisit će o mrežnom naponu i struji opterećenja. Frekvencija bi mogla biti mnogo veća pri višim naponima u mreži i mogla bi varirati kako varira ulaz u liniji.

Način kritičnog vođenja sa stezanjem frekvencije (FCCrM)

Unatoč svojoj popularnosti u raznim aplikacijama upravljanja PFC industrijskim napajanjem, gore objašnjeni CrM kontroler uključuje neke svojstvene nedostatke.

Glavna mana ove vrste aktivne PFC regulacije je nestabilnost frekvencije s obzirom na vodove i uvjete opterećenja, što pokazuje porast frekvencije s lakšim opterećenjima i većim naponima linije, a također i dok se svaki put ulazni sinusni val približava nultoj križanju.

Ako se pokuša ispraviti ovaj problem dodavanjem frekvencijske stezaljke, dolazi do izlaza s iskrivljenim valnim oblikom struje, što se čini neizbježnim zbog činjenice da 'Ton' ostaje neprilagođen za ovaj postupak.

dodavanje frekvencijske stezaljke

Međutim, razvoj alternativne tehnike pomaže u postizanju prave korekcije faktora snage čak i u prekinutom načinu rada (DCM). Princip rada može se proučiti na donjoj slici i s priloženim jednadžbama.

Pozivajući se na gornji dijagram, vršna struja zavojnice može se procijeniti rješavanjem:

vršna struja zavojnice

Prosječna struja zavojnice u odnosu na preklopni ciklus (koja se dodatno pretpostavlja kao trenutna struja linije za zadati preklopni ciklus, zbog činjenice da je frekvencija prebacivanja obično veća od mrežne frekvencije na kojoj se odvijaju varijacije napona mreže ), izražava se formulom:

Kombinacija gornjeg odnosa i pojednostavljenja pojmova daje sljedeće:

Gornji izraz jasno ukazuje i implicira da će u slučaju primjene metode u kojoj se algoritam brine za održavanje ton.tcycle / Tsw na konstantnoj razini, omogućiti da postignemo linijsku struju sinusnog vala koja ima faktor snage snage jedinice čak i u diskontinuitetu način rada.

Iako gornja razmatranja otkrivaju neke posebne prednosti za predloženu tehniku ​​DCM regulatora, čini se da nije idealan izbor zbog pridruženih visokih vršnih razina struje, kao što je prikazano u sljedećoj tablici:

posebne prednosti za predloženu tehniku ​​DCM regulatora

Da bi se postigli idealni PFC uvjeti, razuman pristup bio bi provesti uvjet u kojem se DCM i Crm načini rada spajaju radi izmuzivanja najboljeg od ova dva kolega.

Stoga, kada uvjeti opterećenja nisu teški i CrM radi na visokoj frekvenciji, krug prelazi u DCM način rada, a u slučaju kada je struja opterećenja velika, Crm uvjet se može zadržati tako da vrhovi struje rade ne prelaze nepoželjne visoke granice.

Ovu vrstu optimizacije u dva predložena načina upravljanja moguće je najbolje prikazati na sljedećoj slici gdje se spajaju prednosti dva načina upravljanja radi postizanja najpoželjnijih rješenja.

kontinuirani način provođenja PFC-a

Nastavlja način provođenja

Način kontinuiranog provođenja PFC mogao bi postati prilično popularan u SMPS dizajnu zbog njihove fleksibilne značajke primjene i dometa te s njima povezanih nekoliko prednosti.

U ovom načinu trenutni vršni napon održava se na nižoj razini što rezultira minimaliziranim preklopnim gubicima unutar relevantnih komponenata, a osim toga ulazno valovitost prikazuje se na minimalnoj razini s relativno konstantnom frekvencijom, što zauzvrat omogućuje postupak zaglađivanja mnogo jednostavniji za isto.
O sljedećim atributima povezanim s CCM tipom PFC-a treba raspravljati malo detaljnije.

Vrms2 Control

Jedan od vitalnih atributa kod većine univerzalno primijenjenih PFC dizajna je referentni signal koji mora biti postepena imitacija ispravljenog ulaznog volage.

Ovaj minimizirani ispravljeni ekvivalent ulaznog napona napokon se primjenjuje u krugu za oblikovanje ispravnog valnog oblika izlazne struje.

Kao što je gore spomenuto, za ovu se operaciju obično koristi stupanj multiplikacijskog kruga, ali kao što znamo da stupanj multiplikacijskog kruga može biti relativno manje isplativ od tradicionalnog twn-input multiplikatorskog sustava.

Klasični primjer izgleda svjedoči na slici ispod koja prikazuje kontinuirani PFC pristup.

Kao što se može vidjeti, ovdje se pretvarač pojačanja pokreće uz pomoć prosječnog PWM-a u trenutnom načinu rada, koji postaje odgovoran za dimenzioniranje struje prigušnice (ulazna struja za pretvarač), u odnosu na signal naredbe struje, V (i) , koji se može vidjeti kao smanjeni ekvivalent ulaznog napona V (in) na udio VDIV.

To se provodi dijeljenjem signala napona pogreške s kvadratom signala ulaznog napona (zaglađenog kondenzatorom Cf, kako bi se stvorio pojednostavljeni faktor skaliranja u odnosu na razinu ulaznog napona).


Iako će vam biti pomalo neugodno vidjeti signal pogreške podijeljen s kvadratom ulaznog napona, razlog ove mjere je stvaranje pojačanja petlje (ili prijelaznog ovisnog odgovora) koji se možda ne temelji na ulaznom naponu pokretanje.

Kvadratiranje napona na nazivniku neutralizira s vrijednošću Vsin zajedno s prijenosnom funkcijom PWM regulacije (proporcionalnost trenutnog nagiba nagiba induktora s ulaznim naponom).

Međutim, jedan od nedostataka ovog oblika PFC-a je fleksibilnost množitelja, što tjera ovu fazu da bude malo prekomjerno dizajnirana, posebno dijelovi rukovanja snagom kruga, tako da održava čak i najgore moguće scenarije rasipanja snage.

Kontrola prosječnog trenutnog načina rada

Na gornjoj slici možemo vidjeti kako referentni signal proizveden iz množitelja V (i) označava oblik valnog oblika i opseg skaliranja PFC ulazne struje.

Navedeni stupanj PWM postaje odgovoran za osiguravanje da prosječna ulazna struja bude u rangu s referentnom vrijednošću. Postupak se izvodi kroz fazu regulatora prosječnog trenutnog načina rada, kao što se može vidjeti na donjoj slici.

Kontrola prosječnog trenutnog načina rada

Kontrola načina rada prosječne struje u osnovi je konfigurirana da regulira prosječnu struju (ulaz / izlaz) u odnosu na upravljački signal Icp, koji se pak stvara korištenjem niskofrekventne istosmjerne petlje kroz fazu kruga pojačala pogreške, a to nije ništa drugo ekvivalentna struja koja odgovara signalu Vi što je prikazano na ranijoj slici.

Studijsko pojačalo struje funkcionira kao strujni integrator, kao i pojačalo pogreške, kako bi se regulirao oblik valnog oblika, dok Icp signal koji se generira preko Rcp postaje odgovoran za izvršavanje kontrole ulaznog napona istosmjerne struje.

Da bi se osigurao linearni odziv trenutnog pojačala, njegov ulaz mora biti sličan, što znači da potencijalna razlika generirana preko R (šanta) mora biti slična naponu generiranom oko Rcp, jer ne možemo imati istosmjerni tok kroz neinvertirajući otpor ulaz strujnog pojačala.

Izlaz koji generira strujno pojačalo trebao bi biti signal pogreške 'niske frekvencije' ovisno o prosječnoj struji šanta, kao i signal s Isp.

Sada oscilator generira pilasti signal koji se koristi za usporedbu gornjeg signala s njim, baš kao što je učinjeno s dizajnom upravljanja naponskim načinom.

To rezultira stvaranjem PWM-a utvrđenih usporedbom gore navedena dva signala.

Napredna PFC rješenja

Različite metode PFC kontrola, kao što je gore spomenuto (CrM, CCM, DCM) i njihove inačice pružaju dizajnerima razne mogućnosti konfiguriranja PFC krugova.

No unatoč ovim opcijama, dosljedna potraga za postizanjem boljih i naprednijih modula u pogledu učinkovitosti omogućila je dijagnosticiranje sofisticiranijih dizajna za ove primjene.

O tome ćemo razgovarati više jer se ovaj članak ažurira najnovijim podacima o toj temi.




Prethodno: Kako odabrati odgovarajući punjač za Li-Ion bateriju Dalje: Solarni krug E Rickshaw