PFC - Корекція коефіцієнта потужності - Збірник InfoTip
1. Теорія та основні схеми
Все більше і більше споживачів електроенергії в домашніх господарствах вже не отримують струм синусоїдально від загальнодоступної мережі електропостачання, як це було раніше, а імпульсно. Причиною цього є все більший розповсюдження пристроїв, які представляють електронно керовані навантаження.
Звичайний випрямний контур з фільтруванням (рис. 1) генерує велику кількість гармонік, оскільки конденсатор фільтра заряджається імпульсно через діоди випрямляча. Завдяки фазовому зсуву між струмом і напругою, ці гармоніки генерують видиму потужність, з якою комунальні підприємства можуть впоратися, лише збільшивши розмір усіх компонентів мережі живлення. Щоб запобігти цьому дисбалансу, ЄС спочатку прийняв стандарт EN60555-2 ("Вплив на електромережі, спричинені побутовими приладами та подібним електричним обладнанням. Частина 2: Гармоніка"), а з 2001 року - європейський стандарт EN61000-3-2 ( "Електромагнітна сумісність (ЕМС); Частина 3: Граничні значення; Розділ 2: Граничні значення гармонічних струмів (вхідний струм пристрою
Властивості вхідних каскадів блоку живлення, які вимагає стандарт, можуть відповідати двом принциповим схемам:
1.1 Пасивна корекція коефіцієнта потужності
На Пасивний ПФУ перед випрямлячем підключаються лише фільтри, що відповідають частоті мережі. Ці фільтри зазвичай складаються з відносно великих масивних дроселів та комбінованих RC, які діють як фільтри низьких частот або смугових частот. Пасивний ПФУ однак досягайте лише помірно хороших результатів. З міркувань вартості вони в основному використовуються лише в пристроях з меншою продуктивністю.
Рис. 2: Принцип пасивного ПФУ
1.2 Корекція коефіцієнта активної потужності
Корекція коефіцієнта активної потужності набагато складніша у розробці та виготовленні з точки зору схем. Але ви досягаєте дуже хороших коефіцієнтів корекції майже на 99%. Активний Схеми PFC Майже всі вони засновані на принципі подвійного регульованого перетворювача. Оскільки ця схема одночасно компенсує коливання напруги в мережі, блоки живлення нижче за течією можуть бути спроектовані набагато точніше для стабілізації їх вторинних напруг.
Оскільки в Підсилювальний перетворювач PFC Якщо потрібна лише робоча напруга без гальванічної ізоляції від мережі, індуктивність накопичувача може бути зменшена до підсилювального дроселя (L). Ця схема також має ту перевагу, що перетворювач не повинен забезпечувати повну спожиту потужність, а лише подавати кількість енергії, пропорційну різниці між вихідною напругою та вхідною напругою перетворювача.
3: Принцип активного PFC з подвійним регульованим перетворювачем
Режими роботи перетворювачів PFC
Подібно до того, як звичайний регулятор висхідного режиму має два режими роботи, безперервний (неперервний) і неперервний (неперервний) режим, Підсилювальний перетворювач PFC кілька режимів роботи. Кожен режим роботи має свої переваги та недоліки. Режим роботи часто змінюється навіть під час напівхвилі напруги мережі.
Режим DCM (режим розривного струму)
Швидше за все, його можна знайти в пристроях СЕ ПФУ робота в режимі DCM. Характерним для цього режиму роботи є те, що струм через підсилювач дроселя L1 падає до нуля один раз протягом кожного циклу перемикання. Це означає, що накопичувальний дросель повністю розряджений або розмагнічений. Зазвичай це контролюється спеціально за допомогою детектора нуля струму/напруги, щоб мати можливість практично без втрат увімкнути комутаційний транзистор. Переривчаста робота забезпечує додаткову перевагу тим, що в комутаційному транзисторі немає ні діода D1, ні проблем з ефектами відновлення. Перетворювач працює лише на одній частоті комутації. Недоліком цього режиму роботи є високий піковий струм.
Рис. 4: Режим DCM (режим розривного струму)
Режим CCM (безперервний струм)
Біля Режим CCM несуча частота керуючої ШІМ комутаційного транзистора є постійною. Через постійний потік струму через дросель піковий струм лише трохи перевищує середній струм. Це означає, що існують лише незначні проблеми з ЕМС. Основним недоліком цього режиму роботи є великі втрати на вмикання та відключення в комутаційному транзисторі.
Рис. 5: Режим CCM (безперервний струм)
Режим CRM (Critical Conduction)
Біля Операція CRM перетворювач працює на межі періодичної роботи. Це означає, що не виникає проблем з ефектами відновлення діода або комутаційного транзистора. Однак високі пікові струми та дисперсія частоти комутації є невигідними. Зокрема, високі частоти навколо перетину нуля напруги мережі вимагають додаткових заходів проти випромінювання перешкод.
6: Режим CRM (Critical Conduction)
Режим DCM/CRM
При роботі з низьким навантаженням і поблизу нульових перетинів напруги мережі перетворювач працює Режим DCM, при вищих струмах це переходить в одне Мода CRM про. Хоча ця змішана операція поєднує в собі всі переваги "чистих" режимів роботи, вона дуже складна у розробці і вимагає компонентів з дуже близькими допусками.
Рис. 7: Режим DCM/CRM
2. Практична реалізація ПФУ-перетворювача з мікросхемою TDA4863
Детектор нульового струму
За допомогою детектора нульового струму на виводі 5 струм через дросель контролюється за допомогою допоміжної напруги, яка індукується в обмотці в дроселі перетворювача. Тільки коли допоміжна напруга дорівнює 0В, дросель повністю розряджається і його можна знову зарядити, увімкнувши комутаційний транзистор Q01. Тригер RS блокується (скидається) детектором, поки напруга на виводі 5 не впаде до 0 В. Таким чином зменшуються втрати потужності в комутаційному транзисторі та в підсилювальному діоді (D02). Оскільки струм через дросель майже трикутний і не має зазорів, споживання енергії від мережі майже безперервне.
Захист від зниженої напруги (UVLO = Undervoltage Lookout) контролює робочу напругу TDA4863. Коли пристрій запускається, робоча напруга VCC на виводі 8 повинна перевищувати 12,5 В, щоб UVLO увімкнув мікросхему. Якщо VCC падає нижче 10 В, ІС вимикається.
Інші компоненти
Циклічний фільтр (R910/C912, C911) розташований між виводами 1 і 2 висновку для частотної компенсації підсилювача напруги (підсилювач напруги постійного струму). Підсилювач діє як інтегратор, частота відсічення якого нижче 20Гц, щоб придушити пульсації 100Гц випрямленої напруги мережі. Через цю низьку пропускну здатність швидкі зміни навантаження або швидке збільшення вхідного струму при увімкненому пристрої не можуть регулюватися протягом розумного часу. Регулятор перенапруги (OVR) контролює струм через зовнішній фільтр контуру. Якщо струм перевищує внутрішньо задане значення, OVR зменшує вихідну напругу множника і тим самим скорочує час провідності комутуючого транзистора.
8: Перетворювач PFC з мікросхемою TDA4863-2
КРЕДИТЕЛІ
Веб-посилання
Юридичне повідомлення
Оскільки на цій сторінці згадуються терміни, що охороняються торговою маркою, захищені (текстові та/або іміджеві) бренди або назви захищених продуктів, ми прямо вказуємо, що ці бренди, назви та терміни згадуються тут виключно для редакційного опису або ідентифікації названі товари та/або виробники або описані технології.
Всі права на захищені назви торгових марок та/або товарів, зазначені у цьому компендіумі, є власністю їх відповідних власників і цим прямо визнаються. Усі торгові марки та торгові марки, зазначені в наших статтях і, можливо, захищені третіми сторонами, підпадають без обмежень до норм чинного законодавства про торговельні марки та права власності відповідного зареєстрованого власника.
Присвоєння назв найменувань продуктів, продуктів та/або відповідного виробника виробів носить лише інформаційний характер і не є рекламою. InfoTip не несе жодної відповідальності щодо вибору, продуктивності чи зручності використання цих продуктів.
Якщо права третіх осіб будуть порушені проти нашого наміру, ми просимо повідомити про це безкоштовно.