Obvod korekcie účinníka (PFC) - výukový program

Príspevok podrobne popisuje rôzne spôsoby konfigurácie obvodu korekcie účinníka alebo obvodu PFC v dizajnoch SMPS a vysvetľuje možnosti osvedčených postupov pre tieto topológie tak, aby boli v súlade s modernými pokynmi na obmedzenie PFC.

Návrh účinných napájacích obvodov nebol nikdy ľahký, avšak v priebehu času dokázali výskumníci vyriešiť väčšinu problémov, ktoré sa ho týkajú, a celkom rovnako boli aj moderné návrhy SMPS optimalizované s najlepšími možnými výsledkami vďaka vznikajúce regulačné normy, ktoré hrali dôležitú úlohu pri zavádzaní prísnejších kvalitatívnych parametrov pre moderné napájacie zdroje.

Pokyny PFC

Moderné obmedzenia kvality dodávky elektrickej energie sú stanovené agresívne, spoločne úsilím výrobcov, dodávateľov a iných dotknutých riadiacich orgánov.

Spomedzi mnohých kvalitatívnych parametrov stanovených pre moderné konštrukcie napájania bola pravidlami IEC 61000-3-2 deklarovaná ako povinná požiadavka korekcia účinníka (PFC), ktorá je v skutočnosti vo forme harmonického zrušenia.

Z tohto dôvodu sú dizajnéri nútení čeliť prísnejším výzvam pri navrhovaní stupňov korekcie účinníka v ich dizajnoch napájacích zdrojov, aby splnili tieto prísne moderné zákony a zdroje napájania boli čoraz viac a viac impozantné svojimi špecifikáciami a rozsahom použitia, štruktúrovaním správnych obvodov PFC. nie je pre mnohých výrobcov v aréne jednoduchšie.

Predkladané návody sú špeciálne určené pre všetky združenia a profesionálov, ktorí sa zaoberajú výrobou resp návrh spätného toku SMPS za to, že im poskytujú najideálnejšie návrhy a výpočty PFC podľa ich individuálnych požiadaviek.

Diskusie obsiahnuté v týchto výučbách vám pomôžu navrhnúť obvody PFC aj pre výrazne veľké jednotky v rozsahu až 400 wattov, 0,75 ampéra.

Čitatelia tiež dostanú príležitosť dozvedieť sa viac o výbere jednostupňových izolovaných prevodníkov, ktoré obsahujú aj ovládače LED. Výukový program a pokyny k návrhom krok za krokom spolu s porovnaním na úrovni systému objasnia mnohých projektantov aktívne pôsobiacich v oblasti výkonovej elektroniky. najoptimálnejší prístup pre ich špecifické aplikačné potreby

Cieľ korekcie účinníka

Optimalizácia obvodov korekcie účinníka v moderných jednotkách SMPS (spínaný zdroj napájania) sa mohla v nedávnej minulosti vyvinúť v dôsledku príchodu množstva pokročilých relevantných integrovaných obvodov (IC), ktoré umožnili stanoviť rôzne konštrukcie PFC so špecifickými prevádzkových režimov as možnosťou zvládnutia jednotlivých výziev.

S nárastom rozsahu topológií SMPS sa v dnešnej dobe tiež zhoršila zložitosť navrhovania a implementácie PFC.

V prvom návode sa dozvieme, čo sa týka prevádzkových detailov návrhu, ktoré sú väčšinou preferované opravami u všetkých odborníkov.

Korekcia účinníka v zásade pomáha optimalizovať vstupný prúd v off-line napájacích zdrojoch tak, aby boli schopné zvýšiť skutočný výkon z dostupného sieťového vstupu.

Podľa normálnej požiadavky sa daný elektrický spotrebič musí emulovať ako záťaž s čistým odporom, aby mu umožňoval nulovú spotrebu jalového výkonu.

Táto podmienka vedie k vytvoreniu takmer nulových vstupných harmonických prúdov, inými slovami umožňuje, aby bol spotrebovaný prúd dokonale v jednej línii s fázou vstupného napájacieho napätia, ktoré je zvyčajne vo forme sínusovej vlny.

Tento úspech umožňuje prístroju spotrebovať „skutočnú energiu“ zo siete na najoptimálnejších a najefektívnejších úrovniach, čo má za následok minimalizáciu plytvania elektrickou energiou a zvýšenie jej účinnosti.

Toto efektívne využitie elektriny pomáha prístroju nielen sa prezentovať najefektívnejším spôsobom, ale aj verejnoprospešným spoločnostiam a príslušnému kapitálovému vybaveniu procesu.

Vyššie uvedená funkcia ďalej umožňuje, aby elektrické vedenie neobsahovalo harmonické a výsledné rušenie naprieč zariadeniami v sieti.

Okrem vyššie uvedených výhod je súčasťou PFC v moderných napájacích zdrojoch aj vyhovenie regulačným požiadavkám stanoveným v Európe a Japonsku s normou IEC61000-3-2, ktoré by mali spĺňať všetky elektrické zariadenia.

Vyššie uvedená podmienka bola regulovaná pre väčšinu elektronických prístrojov, ktoré môžu mať podľa noriem triedy D výkon vyšší ako 75 W alebo ktoré sú ešte vyššie, pričom sa špecifikuje najvyššia amplitúda harmonických kmitočtov linky až do 39. harmonickej.

Kromě těchto standardů se PFC od roku 2008 také používá k zajištění dalších účinností, jako je Energy Star 5.0 vital pro počítače a Energy Star 2.0 for Power Supplies systems and TV sets.

Definícia účinníka

Korekciu PFC alebo účinníka možno definovať ako pomer skutočného výkonu k zdanlivému výkonu a vyjadriť ako:

PF = skutočný výkon / zdanlivý výkon, kde je skutočný výkon vyjadrený v
Watts, zatiaľ čo Zdanlivá sila je vyjadrená vo VA.

V tomto vyjadrení sa skutočný výkon určuje ako priemer okamžitého súčinu prúdu a napätia vo fáze alebo cykle, zatiaľ čo zdanlivý výkon sa považuje za RMS hodnotu prúdu krát napätie.

To naznačuje, že kedykoľvek sú protiklady prúdu a napätia sínusové a sú vo vzájomnej fáze, výsledný účinník je 1,0.

Avšak za podmienky, že prúd, parametre napätia sú sínusové, ale nie sú vo fáze, vedie k účinníku, ktorý je kosínus fázového uhla.

Vyššie opísané podmienky účinníka sa uplatňujú v prípadoch, keď sú napätie aj prúd čisté sínusové vlny, v spojení so situáciou, keď je sprievodná záťaž tvorená odporovými, indukčnými a kapacitnými zložkami, ktoré môžu mať nelineárnu povahu, že sa neprispôsobuje parametrom vstupného prúdu a napätia.

Topológie SMPS zvyčajne zavádzajú nelineárnu impedanciu do elektrickej siete z dôvodu vyššie vysvetlenej povahy jej obvodov.

Ako funguje SMPS

Obvod SMPS v zásade obsahuje usmerňovací stupeň na vstupe, ktorým by mohol byť polovičný alebo plný vlnový usmerňovač, a doplnkový filtračný kondenzátor na udržanie usmerneného napätia na ňom na špičkovú úroveň sínusovej vlny vstupného napájania až do času nasledujúceho vrcholu. objaví sa sínusová vlna a opakuje nabíjací cyklus tohto kondenzátora, výsledkom čoho je požadované špičkové konštantné napätie na ňom.

Tento proces nabíjania kondenzátora v každom špičkovom cykle striedavého prúdu vyžaduje, aby vstup musel byť medzi týmito špičkovými intervalmi vybavený dostatočným prúdom na splnenie spotreby záťaže SMPS.

Cyklus sa implementuje rýchlym vypustením veľkého prúdu do kondenzátora, ktorý sa aplikuje na záťaž vybíjaním, kým nepríde ďalší špičkový cyklus.

Pre tento nerovnomerný priebeh nabíjania a vybíjania sa odporúča, aby bol impulzný prúd z kondenzátora o 15% vyšší ako priemerná požiadavka na záťaž.

Na vyššie uvedenom obrázku vidíme, že napriek značnému skresleniu sú parametre napätia a prúdu zjavne vo vzájomnej fáze.

Ak však na vyššie uvedené použijeme výraz „fázový uhol kosínus“, viedlo by to k nesprávnym záverom, pokiaľ ide o napájací zdroj s účinníkom 1,0

Horná a dolná krivka vlny ukazujú veľkosť harmonického obsahu prúdu.

Tu je „základný harmonický obsah“ indikovaný v porovnaní s amplitúdou 100%, zatiaľ čo vyššie harmonické sú prezentované ako doplnkové percentá základnej amplitúdy.

Pretože je však skutočný výkon určený iba základnou zložkou, zatiaľ čo ostatné doplnkové harmonické predstavujú iba zdanlivý výkon, skutočný účinník môže byť celkom pod 1,0.

Túto odchýlku nazývame termínom faktor skreslenia, ktorý je zásadne zodpovedný za vznik nejednotného výkonového faktora v jednotkách SMPS.

Výraz pre skutočnú a zjavnú moc

Všeobecný výraz, ktorý sa zaoberá spojením medzi skutočnou a zdanlivou silou, možno uviesť takto:

Tam, kde cosΦ tvorí činiteľ posunutia vychádzajúci z fázového uhla Φ medzi vlnami prúdu / napätia a cosΦ, znamená činiteľ skreslenia.

Podľa nižšie uvedeného diagramu môžeme byť svedkami situácie, ktorá ukazuje dokonalú korekciu účinníka.

Vidíme, že tu súčasný priebeh celkom ideálne replikuje priebeh napätia, pretože obidva zjavne prebiehajú vo fáze a sú navzájom synchronizované.

Preto by sa tu dalo predpokladať, že harmonické vstupné prúdy sú takmer nulové.

Korekcia účinníka vs Harmonická redukcia

Pri pohľade na predchádzajúce ilustrácie je zrejmé, že účinník a nízke harmonické pracujú navzájom synchronizovane.

Všeobecne sa vníma, že ak sú uvedené limity pre príslušné harmonické, môže to pomôcť obmedziť kontamináciu vstupného prúdu v elektrických vedeniach tak, že sa vylúčia rušivé rušivé prúdy s ostatnými spotrebičmi v okolí.

Preto zatiaľ čo spracovanie vstupného prúdu možno nazvať ako „korekciu účinníka“, výstupná veľkosť zdokonaľovania si myslela, že toto spracovanie sa chápe ako harmonický obsah podľa medzinárodných smerníc.

Pre topológie SMPS je to obvykle posunovací prvok, ktorý je približne v jednote, čo vedie k nasledujúcim vzťahom medzi účinníkom a harmonickým skreslením.

Vo výraze THD predstavuje celkové harmonické skreslenie ako kvadratický súčet škodlivých harmonických nad základným obsahom, vyjadrujúci relatívnu váhu súvisiaceho harmonického obsahu s odkazom na základný náprotivok. Ďalšia rovnica spája absolútnu hodnotu THD a nie v% podiele, vyjadrujúc, že ​​THD musí byť v zásade nulový, aby sa vytvoril jednotný PF.

Typy korekcie účinníka

Charakteristika vstupného tvaru vlny na vyššie uvedenom obrázku demonštruje typický „aktívny“ typ korekcie účinníka pre zariadenie SMPS zavedené medzi konfiguráciu vstupného usmerňovača a filtračný kondenzátor a prostredníctvom integrovaného obvodu PFC riadiaceho postup spolu s príslušnými obvodmi pre zabezpečenie toho, aby vstupný prúd súdržne sledoval priebeh vstupného napätia.

Tento typ spracovania možno považovať za najrozšírenejší typ PFC používaný v moderných obvodoch SMPS, ako je možné vidieť na nasledujúcom obrázku.

Z tohto dôvodu nie je v žiadnom prípade povinné, aby sa pre navrhovaný PFC používali iba „aktívne“ verzie používajúce integrované obvody a polovodiče, inak je vítaná iná forma dizajnu, ktorá môže zaručiť primerané množstvo PFC pod stanovenými predpismi.

Zistilo sa, že v skutočnosti jediný induktor nahradzujúci pozíciu „aktívneho“ náprotivku je schopný celkom uspokojivo odmietnuť harmonické kmitočty riadením špičiek a rovnomerne rovnomerne rozloženým prúdom so vstupným napätím.

Pasívny PFC dizajn

Táto forma pasívneho riadenia PFC by si však mohla vyžadovať výrazne objemný induktor s železným jadrom, a preto ju možno použiť v aplikáciách, v ktorých kompaktnosť nie je zásadnou požiadavkou. (strana 12)

Pasívny jediný induktor sa môže javiť ako rýchle riešenie pre PFC, ale pre aplikácie s vysokým príkonom by veľkosť mohla začať byť nezaujímavá kvôli svojim neprakticky veľkým rozmerom.

V nižšie uvedenom grafe môžeme vidieť vstupné charakteristiky troch čísel 250 W variantov PC SMPS, z ktorých každý predstavuje prúdový priebeh pri ekvivalentnom mierke.

Ľahko vidíme, že výsledok získaný z PFC založeného na pasívnom induktore je o 33% vyšších prúdových špičiek ako v prípade aktívneho náprotivku s filtrom PFC.

Aj keď to môže byť schopné vyhovieť normám IEC61000-3-2, určite to nebude na rovnakej úrovni ako nedávne prísnejšie pravidlo požiadaviek 0.9PF a zlyhala by úroveň akceptácie QC nastavená podľa týchto nových štandardov.

Základná bloková schéma

Vzhľadom na pokračujúci trend na elektronickom trhu, kde môžeme vidieť rastúce náklady na meď spolu s nárastom procesu magnetických jadier a zavádzaním moderných, oveľa lacnejších polovodičových materiálov, nebude prekvapením, ak si všimneme aktívny prístup PFC sa stáva mimoriadne populárnym ako pasívny náprotivok.

Je možné si všimnúť, že tento trend v budúcej budúcnosti ešte silnie a predstavuje mnoho pokrokových a vylepšených riešení PFC pre mnoho návrhárov a výrobcov SMPS.

Porovnanie harmonických vstupného vedenia s normami IEC610003-2

Na obrázku nižšie môžeme vidieť stopy po troch samostatných 250 Wattových výsledkoch PC SMPS s odkazom na obmedzenia IEC6000-3-2. Uvedené obmedzenie platí pre všetky gadgety triedy D, ako sú počítače, televízory a ich monitory.

Zobrazený limit obsahu harmonických je pevne stanovený podľa vstupného výkonu zariadení. Pri výrobkoch týkajúcich sa svetiel, ako sú napríklad svetlá LED, svetlá CFL, sa bežne dodržiavajú obmedzenia triedy C, ktoré sú identicky na rovnakej úrovni ako ich limity príkonu.

Ostatné nekonvenčné elektronické výrobky považujú svoj limit PFC za úmerný minimálnemu príkonu 600 W.

Ak sa pozrieme na pasívnu stopu PFC, zistíme, že je ťažko v súlade so stanoveným limitným limitom, stačí dotyk a choď, nejaká situácia (pri harmonickej č. 3)

Analýza pasívnych funkcií PFC

Na nasledujúcom obrázku môžeme vidieť klasický príklad pasívneho PFC obvodu navrhnutého pre tradičné napájanie PC. Pozoruhodné je tu spojenie stredného odbočky PFC tlmivky so vstupným napätím vstupného vedenia.

V režime výberu 220 V (prepínač otvorený) sa celé dve časti induktora privedú na sieť usmerňovača fungujúcu ako obvod úplného mostíka usmerňovača.

Avšak v režime 110 V (spínač zatvorený) sa iba 50% alebo polovica cievky spotrebuje cez ľavú bočnú časť cievky, ktorá sa implementuje, zatiaľ čo usmerňovacia časť sa teraz transformuje na dvojvlnový zdvojovací obvod usmerňovača.

Pretože výber 220 V je viazaný na generovanie okolo 330 V po usmernení celej vlny, vytvára to vstup zbernice pre SMPS a má možnosť významne kolísať v súlade s napätím vstupného vedenia.

Príklad schémy zapojenia

Aj keď tento pasívny PFC dizajn môže so svojím výkonom vyzerať celkom jednoducho a pôsobivo, môže vykazovať niekoľko významných nevýhod.

Spolu s objemnou povahou PFC sú najskôr dve ďalšie veci, ktoré ovplyvňujú jeho výkon, zahrnutie mechanického spínača, ktorý robí systém zraniteľným voči možnej ľudskej chybe pri prevádzke jednotky, a tiež súvisiace problémy s opotrebovaním.

Po druhé, nestabilizované sieťové napätie vedie k relatívnej neefektívnosti v oblasti nákladovej efektívnosti a presnosti premeny jednosmerného na jednosmerný prúd spojenej s výstupom PFC.

Kontroléry režimu kritického vedenia (CrM)

Fáza regulátora nazývaná režim kritického vedenia, ktorý sa tiež nazýva prechodový režim alebo regulátor hraničného vedenia (BCM), sú konfigurácie obvodov, ktoré možno efektívne nájsť v aplikáciách osvetľovacej elektroniky. Aj keď sú tieto ovládače bezproblémové s ich použiteľnosťou, sú pomerne drahé.

Nasledujúci diagram 1-8 demonštruje bežný dizajn obvodu regulátora CrM.

Regulátor CrM PFC bude mať obvykle vyššie uvedený druh obvodov, čo je možné pochopiť pomocou nasledujúcich bodov:

Vstup stupňa referenčného multiplikátora prijíma vhodne dimenzovaný signál z súvisiaceho výstupu chybového zosilňovača s nízkofrekvenčným pólom.

Na druhý vstup multiplikátora je možné odkazovať so stabilizovaným jednosmerným svorkovým napätím extrahovaným zo vstupu usmerneného striedavého vedenia.

Výsledný výstup z multiplikátora je teda produktom relatívneho DC z výstupu chybového zosilňovača a referenčného signálu vo forme plných vĺn AC sínusových impulzov zo vstupu AC.

Tento výstup z multiplikačného stupňa je možné vidieť aj vo forme sínusových impulzov s plnou vlnou, ale je primerane zmenšený v pomere k použitému chybovému signálu (faktoru zosilnenia) použitému ako referencia pre vstupné napätie.

Amplitúda signálu tohto zdroja je vhodne doladená, aby sa dosiahol správny zadaný priemerný výkon a zaistilo sa správne regulované výstupné napätie.

Stupeň, ktorý je zodpovedný za spracovanie prúdovej amplitúdy, spôsobí, že prúd bude prúdiť v súlade s výstupným tvarom vlny z multiplikátora, dá sa však očakávať, že amplitúda signálu sieťového prúdu (po vyhladení) bude polovičná oproti tejto referencii z multiplikátora. .

Tu možno operácie obvodmi na tvarovanie prúdu chápať takto:

S odkazom na vyššie uvedený diagram, Vref znamená signál vychádzajúci z multiplikačného stupňa, ktorý sa ďalej privádza do jedného z opampov komparátora, ktorého druhý vstup sa vzťahuje na signál aktuálneho tvaru vlny.

Pri prepínači napájania sa prúd v induktore pomaly zvyšuje, až kým signál v bočníku nedosahuje úroveň Vref.

To prinúti komparátor zmeniť výstup z polohy ON na OFF a vypnúť napájanie obvodu.

Akonáhle sa to stane, napätie, ktoré postupne rampovalo cez induktor, začne pomaly klesať smerom k nule a akonáhle sa dotkne nuly, výstup operačného zosilňovača sa vráti späť a znovu sa zapne a cyklus pokračuje opakovaním.

Ako naznačuje názov vyššie uvedenej charakteristiky, riadiaci vzorec systému nikdy neumožňuje, aby prúd induktora vystrelil nad vopred stanovenú hranicu v kontinuálnych a diskontinuálnych režimoch prepínania.

Toto usporiadanie pomáha predvídať a vypočítať vzťah medzi priemernou špičkovou úrovňou prúdu výsledného výstupu z operačného zosilňovača. Pretože odozva je vo forme trojuholníkových vĺn, znamená priemer krivky presne 50% skutočných vrcholov kriviek trojuholníka.

To znamená, že výsledná priemerná hodnota súčasného signálu trojuholníkových vĺn bude = prúd induktora x R zmysel alebo jednoducho daná polovica vopred nastavenej referenčnej úrovne (Vref) operačného zosilňovača.

Frekvencia regulátorov využívajúcich vyššie uvedený princíp bude závisieť od sieťového napätia a zaťažovacieho prúdu. Frekvencia môže byť pri vyšších sieťových napätiach oveľa vyššia a môže sa meniť podľa toho, ako sa líši sieťový vstup.

Režim kritickej vodivosti s frekvenčným obmedzením (FCCrM)

Napriek svojej popularite v rôznych priemyselných aplikáciách na reguláciu napájania PFC vyššie uvedený CrM regulátor obsahuje niektoré inherentné nevýhody.

Hlavnou chybou tohto typu aktívneho riadenia PFC je jeho frekvenčná nestabilita s ohľadom na podmienky vedenia a zaťaženia, ktorá ukazuje nárast frekvencie pri ľahších zaťaženiach a vyšších sieťových napätiach, a tiež vždy, keď sa vstupná sínusová vlna blíži k prechodu nulou.

Ak sa pokúsite tento problém napraviť pridaním frekvenčnej svorky, vedie to k výstupu so skresleným prúdovým priebehom, čo sa javí ako nevyhnutné kvôli skutočnosti, že „Ton“ pre tento postup zostáva neupravený.

Vývoj alternatívnej techniky však pomáha dosiahnuť skutočnú korekciu účinníka aj v diskontinuálnom režime (DCM). Princíp činnosti je možné študovať na obrázku nižšie as pripojenými rovnicami.

Podľa vyššie uvedeného diagramu možno špičkový prúd cievky vyhodnotiť riešením:

Priemerný prúd cievky s ohľadom na spínací cyklus (ktorý sa navyše považuje za okamžitý sieťový prúd pre daný spínací cyklus, vzhľadom na skutočnosť, že spínacia frekvencia je zvyčajne vyššia ako sieťová frekvencia, na ktorej dochádza k zmenám sieťového napätia. ), je vyjadrený vzorcom:

Kombinácia vyššie uvedeného vzťahu a zjednodušenie výrazov poskytuje toto:

Vyššie uvedený výraz jasne naznačuje a naznačuje, že v prípade, že je implementovaná metóda, pri ktorej sa algoritmus stará o udržanie ton.tcycle / Tsw na konštantnej úrovni, umožnilo by nám to dosiahnuť sínusový líniový prúd s jednotkovým účinníkom aj v nespojitých Režim prevádzky.

Aj keď vyššie uvedené úvahy odhaľujú niektoré zreteľné výhody navrhovanej techniky radiča DCM, nezdá sa, že by to bola ideálna voľba z dôvodu súvisiacich vysokých špičkových prúdových hladín, ako je demonštrované v nasledujúcej tabuľke:

Aby sa dosiahli ideálne podmienky PFC, rozumným prístupom by bolo implementovať stav, keď sú režimy prevádzky DCM a Crm zlúčené, aby sa z týchto dvoch náprotivkov vydojilo to najlepšie.

Preto keď podmienky zaťaženia nie sú ťažké a CrM beží na vysokej frekvencii, obvod ide do prevádzkového režimu DCM a v prípade, že je prúd záťaže vysoký, je možné, aby stav Crm pretrvával, aby súčasné špičky nemá tendenciu prekračovať nežiaduce vysoké limity.

Tento druh optimalizácie v dvoch navrhovaných režimoch riadenia je možné najlepšie vizualizovať na nasledujúcom obrázku, kde sú výhody dvoch režimov riadenia zlúčené pre dosiahnutie najžiadanejších riešení.

Pokračuje v režime vodivosti

Režim kontinuálneho vedenia PFC by sa mohol stať celkom populárnym v dizajnoch SMPS kvôli ich flexibilným aplikačným vlastnostiam a rozsahu a súvisiacim niekoľkým výhodám.

V tomto režime sa súčasné špičkové napätie udržuje na nižšej úrovni, čo vedie k minimalizácii strát spínania v rámci príslušných komponentov, a navyše sa zvlnenie vstupu vykresľuje na minimálnej úrovni s relatívne konštantnou frekvenciou, čo zase umožňuje proces vyhladenia oveľa jednoduchšie rovnaký.
Nasledujúce atribúty spojené s CCM typom PFC je potrebné prediskutovať trochu prepracovanejšie.

Vrms2 Control

Jedným z najdôležitejších atribútov s väčšinou univerzálne používaným dizajnom PFC je referenčný signál, ktorý musí byť stepnou imitáciou usmerneného vstupného volage.

Tento minimalizovaný usmernený ekvivalent vstupného napätia sa nakoniec použije v obvode na tvarovanie správneho tvaru vlny pre výstupný prúd.

Ako bolo diskutované vyššie, pre túto operáciu sa zvyčajne používa stupeň multiplikátora, ale ako vieme, stupeň multiplikátora obvodu by mohol byť relatívne menej nákladovo efektívny ako tradičný systém multiplikátora twn-input.

Klasický príklad rozloženia je uvedený na obrázku nižšie, ktorý demonštruje prístup PFC v kontinuálnom režime.

Ako je vidno, tu sa zosilňovací prevodník spúšťa pomocou priemerného prúdového režimu PWM, ktorý je zodpovedný za dimenzovanie indukčného prúdu (vstupný prúd pre prevodník), s odkazom na signál príkazového prúdu, V (i) , čo možno považovať za zmenšený ekvivalent vstupného napätia V (in) k podielu VDIV.

Toto sa realizuje vydelením signálu chybového napätia druhou mocninou vstupného signálu napätia (vyhladeného kondenzátorom Cf, aby sa vytvoril zjednodušený faktor zmeny mierky s odkazom na hladinu vstupného napätia).

Aj keď sa vám môže zdať trochu trápne vidieť, ako je chybový signál delený druhou mocninou vstupného napätia, dôvodom tohto opatrenia je vytvorenie zisku slučky (alebo prechodne závislej odozvy), ktorá nemusí byť založená na vstupnom napätí spustenie.

Druhá mocnina napätia v menovateli sa neutralizuje hodnotou Vsin spolu s prenosovou funkciou riadenia PWM (proporcionalita aktuálneho sklonu grafu induktora so vstupným napätím).

Nevýhodou tejto formy PFC je však flexibilita multiplikátora, ktorá núti túto fázu byť trochu prepracovaná, najmä v sekciách napájania obvodu, takže si zachováva aj tie najhoršie scenáre rozptylu energie.

Priemerný prúdový režim

Na vyššie uvedenom obrázku vidíme, ako referenčný signál produkovaný z multiplikátora V (i) znamená tvar krivky a rozsah zmeny vstupného prúdu PFC.

Uvedený stupeň PWM je zodpovedný za zabezpečenie toho, aby bol priemerný vstupný prúd na rovnakej úrovni ako referenčná hodnota. Procedúra sa vykonáva prostredníctvom stupňa ovládača priemerného prúdového režimu, ako je vidieť na obrázku nižšie.

Ovládanie režimu priemerného prúdu je v zásade nakonfigurované na reguláciu priemerného prúdu (vstup / výstup) s odkazom na riadiaci signál Icp, ktorý je zase vytváraný použitím nízkofrekvenčnej jednosmernej slučky cez fázový obvod chybového zosilňovača, a to nie je nič iné ako ekvivalentný prúd zodpovedajúci signálu Vi, ktorý je znázornený na predchádzajúcom obrázku.

Zosilňovač javiskového prúdu funguje ako integrátor prúdu aj ako zosilňovač chýb s cieľom regulovať tvar tvaru vlny, zatiaľ čo signál Icp generovaný cez Rcp je zodpovedný za vykonávanie riadenia vstupného napätia jednosmerného prúdu.

Na zabezpečenie lineárnej odozvy zo súčasného zosilňovača je potrebné, aby bol jeho vstup podobný, čo znamená, že potenciálny rozdiel generovaný cez R (skrat) musí byť podobný napätiu generovanému okolo Rcp, pretože nemôžeme mať jednosmerný prúd cez neinvertujúci rezistorový vstup prúdového zosilňovača.

Výstup generovaný prúdovým zosilňovačom má byť „nízkofrekvenčný“ chybový signál v závislosti od priemerného prúdu bočníka, ako aj od signálu z Isp.

Teraz oscilátor generuje pílový signál, ktorý sa používa na porovnanie vyššie uvedeného signálu s ním, rovnako ako pri návrhu riadenia režimu napätia.

To má za následok vytvorenie PWM určených porovnaním vyššie uvedených dvoch signálov.

Pokročilé riešenia PFC

Rôzne metódy riadenia PFC, ako sú diskutované vyššie (CrM, CCM, DCM) a ich varianty, poskytujú konštruktérom rôzne možnosti konfigurácie obvodov PFC.

Napriek týmto možnostiam však dôsledné hľadanie dosiahnutia lepších a pokročilejších modulov z hľadiska efektívnosti umožnilo diagnostikovať pre tieto aplikácie zložitejšie vzory.

O tomto si ešte povieme viac, pretože tento článok je aktualizovaný o najnovšie informácie v tejto oblasti.