PFC - Corecția factorului de putere - Compendiu InfoTip
1. Teorie și circuite de bază
Din ce în ce mai mulți consumatori de energie electrică din gospodării nu își mai trag curentul sinusoidal din rețeaua publică de alimentare cu energie electrică, ca în trecut, ci în impulsuri. Motivul pentru aceasta este răspândirea tot mai mare a dispozitivelor care reprezintă sarcini controlate electronic.
Circuitul redresor obișnuit cu filtrare (Fig. 1) generează un număr mare de armonici, deoarece condensatorul filtrului este reîncărcat în impulsuri prin diodele redresoare. Datorită schimbării de fază între curent și tensiune, aceste armonici generează o putere aparentă care poate fi gestionată de furnizori doar prin supradimensionarea tuturor componentelor din rețeaua de alimentare. Pentru a preveni acest dezechilibru, UE a adoptat inițial standardul EN60555-2 („Efecte în rețelele de alimentare cu energie cauzate de aparatele de uz casnic și echipamente electrice similare. Partea 2: Armonice”) și, din 2001, standardul european EN61000-3-2 ( "Compatibilitate electromagnetică (EMC); Partea 3: Valori limită; Secțiunea 2: Valori limită pentru curenții armonici (curentul de intrare al dispozitivului
Proprietățile etapelor de intrare ale unei surse de alimentare solicitate de standard pot fi îndeplinite de două principii de circuit:
1.1 Corecția factorului de putere pasiv
La o PFC pasiv numai filtrele potrivite cu frecvența de rețea sunt conectate în amonte de redresor. Aceste filtre constau de obicei din șocuri masive relativ mari și combinații RC care acționează ca filtre low-pass sau band-pass. PFC pasiv obține doar rezultate moderat bune. Din motive de cost, acestea sunt utilizate în cea mai mare parte numai pe dispozitive cu o putere mai mică.
Fig. 2: Principiul PFC pasiv
1.2 Corecția factorului de putere activ
Corecția factorului de putere activ este mult mai complexă de dezvoltat și fabricat în termeni de circuite. Dar obțineți factori de corecție foarte buni, de aproape 99%. Activ Circuite PFC Aproape toate se bazează pe principiul convertorului step-up dublu-reglementat. Deoarece acest circuit compensează simultan fluctuațiile de tensiune din rețea, unitățile de alimentare din aval pot fi proiectate mult mai precis pentru a-și stabiliza tensiunile secundare.
De când în Convertor PFC step-up Dacă este necesară doar o tensiune de funcționare fără izolarea rețelei galvanice, inductanța de stocare poate fi redusă la un sufocator de rapel (L). Acest aranjament are și avantajul că convertorul nu trebuie să furnizeze întreaga putere consumată, ci trebuie să furnizeze doar cantitatea de energie proporțională cu diferența dintre tensiunea de ieșire și tensiunea de intrare a convertorului.
Fig. 3: Principiul unui PFC activ cu un convertor step-up dublu reglat
Moduri de operare pentru convertoarele PFC
La fel cum regulatorul ascendent convențional are două moduri de funcționare, modul continuu (non-discontinuu) și discontinuu (discontinuu), Convertor PFC step-up mai multe moduri de operare de utilizat. Fiecare mod de operare are avantajele și dezavantajele sale. Modul de funcționare se schimbă adesea chiar și în timpul unei jumătăți de undă de tensiune.
Mod DCM (Discontinous Current Mode)
Cel mai probabil se găsește în dispozitivele CE PFC-uri funcționează în modul DCM. O caracteristică a acestui mod de funcționare este că curentul prin inductorul de rapel L1 cade la zero o dată în cadrul fiecărui ciclu de comutare. Aceasta înseamnă că sufocatorul de stocare este complet descărcat sau demagnetizat. Acest lucru este de obicei monitorizat în mod specific cu un detector de curent/tensiune zero pentru a putea porni tranzistorul de comutare practic fără pierderi. Operația intermitentă oferă un avantaj suplimentar prin faptul că nu există nici dioda D1, nici probleme cu efectele de recuperare în tranzistorul de comutare. Convertorul funcționează pe o singură frecvență de comutare. Un dezavantaj al acestui mod de funcționare este curentul de vârf ridicat.
Fig. 4: modul DCM (Discontinous Current Mode)
Mod CCM (Continuous Current)
La Mod CCM frecvența purtătoare a controlului PWM al tranzistorului de comutare este constantă. Datorită fluxului constant de curent prin șoc, curentul de vârf este doar puțin mai mare decât curentul mediu. Aceasta înseamnă că există doar probleme minore EMC. Principalul dezavantaj al acestui mod de funcționare este pierderile mari de pornire și oprire din tranzistorul de comutare.
Fig. 5: modul CCM (curent continuu)
Mod CRM (Conducere critică)
La Funcționarea CRM convertorul este acționat la limita funcționării intermitente. Aceasta înseamnă că nu există probleme cu efectele de recuperare în diodă sau tranzistorul de comutare. Cu toate acestea, curenții de vârf mari și varianța frecvenței de comutare sunt dezavantajoase. În special, frecvențele înalte în jurul traversării zero a tensiunii de rețea necesită măsuri suplimentare împotriva radiațiilor de interferență.
Fig. 6: modul CRM (Conducere critică)
Mod DCM/CRM
În funcționare cu sarcină redusă și aproape de trecerea zero a tensiunii de rețea, convertorul funcționează în Mod DCM, la curenți mai mari merge într-unul Moda CRM despre. Deși această operație mixtă combină toate avantajele modurilor de operare „pure”, este foarte complexă de dezvoltat și necesită componente cu toleranțe foarte strânse.
Fig. 7: modul DCM/CRM
2. Implementarea practică a unui convertor PFC cu IC TDA4863
Detector de curent zero
Cu detectorul de curent zero la pinul 5, curentul prin șoc este monitorizat prin intermediul unei tensiuni auxiliare care este indusă într-o înfășurare în șocul convertorului. Numai când tensiunea auxiliară devine 0V, șocul este complet descărcat și poate fi reîncărcat din nou pornind tranzistorul de comutare Q01. Flip-flop-ul RS este blocat (resetat) de către detector până când tensiunea de la pinul 5 a scăzut la 0V. În acest fel, se reduce pierderea de putere în tranzistorul de comutare și în dioda de rapel (D02). Deoarece curentul prin șoc este aproape triunghiular și nu are goluri, consumul de energie din rețea este aproape continuu.
Protecția de subtensiune (UVLO = Undervoltage Lookout) monitorizează tensiunea de funcționare a TDA4863. Când dispozitivul pornește, tensiunea de funcționare VCC la pinul 8 trebuie să depășească 12,5 V, astfel încât UVLO să pornească IC. Dacă VCC scade sub 10V, IC-ul este oprit.
Alte componente
Un filtru de buclă (R910/C912, C911) este situat între pinul 1 și pinul 2 pentru compensarea frecvenței amplificatorului de tensiune (amplificator de tensiune DC). Amplificatorul acționează ca un integrator, a cărui frecvență de întrerupere este sub 20Hz, pentru a suprima valul de 100Hz al tensiunii de rețea rectificate. Datorită acestei lățimi de bandă reduse, modificările rapide ale sarcinii sau o creștere rapidă a curentului de intrare la pornirea dispozitivului nu pot fi reglate într-un timp rezonabil. Un regulator de supratensiune (OVR) monitorizează curentul prin filtrul buclei externe. Dacă curentul depășește o valoare specificată intern, OVR reduce tensiunea de ieșire a multiplicatorului și astfel scurtează timpul de conducere al tranzistorului de comutare.
Fig. 8: Convertor PFC cu IC TDA4863-2
CREDENȚIALI
Link-uri web
Aviz juridic
În măsura în care termenii mărcii comerciale, mărcile protejate (cuvânt și/sau imagine) sau numele produselor protejate sunt menționate pe această pagină, amintim în mod expres că aceste mărci, nume și termeni sunt menționați aici exclusiv pentru descrierea editorială sau identificarea produse denumite și/sau producători sau tehnologiile descrise.
Toate drepturile asupra mărcii protejate și/sau numele produselor menționate în acest compendiu sunt proprietatea proprietarilor respectivi și sunt recunoscute în mod expres. Toate mărcile și mărcile comerciale menționate în articolele noastre și, eventual, protejate de terți sunt supuse fără restricții la dispozițiile legii privind mărcile aplicabile și la drepturile de proprietate ale proprietarului înregistrat respectiv.
Denumirea denumirilor produselor, a produselor și/sau a producătorului respectiv de produs are doar scop informativ și nu constituie publicitate.InfoTip nu își asumă nicio răspundere în ceea ce privește selecția, performanța sau utilizabilitatea acestor produse.
În cazul încălcării drepturilor terților împotriva intenției noastre, cerem o notificare gratuită.