Jaudas koeficienta korekcijas (PFC) shēma - apmācība

Ziņā ir sīki aprakstītas dažādas jaudas koeficienta korekcijas ķēdes vai PFC shēmas konfigurēšanas metodes SMPS dizainos un izskaidrotas šo topoloģiju labākās prakses iespējas, lai tā atbilstu mūsdienu PFC ierobežojumu vadlīnijām.

Efektīvu energoapgādes ķēžu projektēšana nekad nav bijusi vienkārša, tomēr laika gaitā pētnieki ir spējuši atrisināt lielāko daļu ar to saistīto problēmu, un tieši tādā pašā veidā arī mūsdienu SMPS konstrukcijas tiek optimizētas ar vislabākajiem iespējamajiem rezultātiem, pateicoties jaunajiem normatīvajiem standartiem, kuriem bija svarīga loma stingrāku kvalitātes parametru ieviešanā mūsdienu barošanas blokiem.

PFC vadlīnijas

Mūsdienu elektroapgādes kvalitātes ierobežojumi ir diezgan agresīvi noteikti, ko kopīgi veic ražotāji, piegādātāji un citas iesaistītās pārvaldes struktūras.

Starp daudzajiem mūsdienu elektroenerģijas piegādes dizaina kvalitātes parametriem IEC 61000-3-2 noteikumi par obligātu prasību ir paziņojuši jaudas koeficienta korekcijas korekciju (PFC), kas faktiski ir harmoniskas atcelšanas formā.

Pateicoties tam, dizaineri ir spiesti saskarties ar grūtākām problēmām, izstrādājot jaudas koeficienta korekcijas posmus savos barošanas avotu projektos, lai izpildītu šos stingros mūsdienu likumus, un ar barošanas avotiem kļūst arvien briesmīgāki ar specifikācijām un pielietojuma diapazonu, strukturējot pareizas PFC shēmas daudzajiem arēnas ražotājiem nepaliek vieglāk.

Iesniegtās konsultācijas ir īpaši paredzētas visām tām asociācijām un profesionāļiem, kuri nodarbojas ar ražošanu vai Flyback SMPS projektēšana lai atvieglotu viņiem ideālākos PFC dizainus un aprēķinus atbilstoši viņu individuālajām prasībām.

Šajās apmācībās iekļautās diskusijas palīdzēs jums izstrādāt PFC shēmas pat ievērojami lielām vienībām diapazonā līdz 400 vatiem, 0,75 ampēriem.

Lasītāji arī iegūs iespēju uzzināt par vienpakāpes izolētu pārveidotāju izvēli, kas ietver arī LED draiverus. Soli pa solim projektēšanas apmācība un instrukcijas, kā arī sistēmas līmeņa salīdzinājumi, daudzi dizaineri, kas aktīvi iesaistīti enerģijas elektronikas jomā, tiks informēti par izvēlieties optimālāko pieeju viņu specifiskajām lietojuma vajadzībām

Jaudas koeficienta korekcijas mērķis

Jaudas koeficienta korekcijas ķēdes optimizācija mūsdienu SMPS (komutācijas režīma barošanas avota) blokos varētu attīstīties nesenā pagātnē, pateicoties daudzu uzlabotu attiecīgo integrēto shēmu (IC) parādīšanās, kas ļāva izkārtot dažādus PFC dizainus ar īpašām īpašām īpašībām. darbības režīmiem un ar individuālu izaicinājumu apstrādes iespēju.

Palielinoties SMPS topoloģiju klāstam, arī PFC projektēšanas un ieviešanas sarežģītība mūsdienās ir saasinājusies.

Pirmajā apmācībā mēs uzzināsim par dizaina darbības detaļām, kuras jebkurš profesionālis galvenokārt izvēlas labojumus.

Būtībā jaudas koeficienta korekcija palīdz optimizēt ieejas strāvu ārpus tīkla barošanas avotiem, lai tie spētu uzlabot reālo jaudu no pieejamās tīkla ieejas.

Saskaņā ar normālajām prasībām konkrētai elektroierīcei ir jāattēlo sevi kā slodzi, kurai ir tīra pretestība, lai tā ļautu patērēt nulles reaktīvās jaudas patēriņu.

Šis apstāklis ​​rada gandrīz nulles ieejas harmonisko strāvu ģenerēšanu, citiem vārdiem sakot, tas ļauj patērētajai strāvai būt pilnīgi fāzē ar ieejas barošanas spriegumu, kas parasti ir sinusa viļņa formā.

Šis sasniegums atvieglo ierīcei optimālās un efektīvākās enerģijas patēriņu no elektrotīkla, kas savukārt samazina elektrības izšķērdēšanu un palielina tās efektivitāti.

Šī efektīva elektroenerģijas izmantošana ne tikai palīdz ierīcei sevi parādīt visefektīvākajā veidā, bet arī komunālajiem uzņēmumiem un iesaistītajam procesa aprīkojumam.

Iepriekš minētā funkcija turklāt ļauj elektropārvades līnijām būt brīvām no harmonikas un no tā izrietošajiem traucējumiem visā tīkla ierīcēs.

Papildus iepriekšminētajām priekšrocībām PFC iekļaušana modernajos barošanas blokos ir arī atbilstība normatīvajām prasībām, kas noteiktas Eiropā un Japānā, ievērojot IEC61000-3-2, kurai visām elektriskajām iekārtām ir jāatbilst.

Iepriekš minētais nosacījums ir regulēts lielākajai daļai elektronisko ierīču, kuru nominālā vērtība pēc D klases aprīkojuma standartiem var pārsniegt 75 vatus vai kuras ir pat augstākas, norādot līnijas frekvences harmoniku augstāko amplitūdu līdz 39. harmonikai.

Papildus šiem standartiem PFC tiek izmantots arī citu efektivitātes nodrošināšanai, piemēram, Energy Star 5.0, kas ir vitāli svarīgs datoriem, un Energy Star 2.0 barošanas avotu sistēmām un televizoriem kopš 2008. gada.

Jaudas koeficienta definīcija

PFC vai jaudas koeficienta korekciju var definēt kā reālās jaudas un šķietamās jaudas attiecību un izteikt kā:

PF = reālā jauda / šķietamā jauda, ​​kur reālā jauda ir izteikta
Vati, kamēr šķietamais spēks ir izteikts VA.

Šajā izteiksmē reālo jaudu nosaka kā strāvas un sprieguma momentānās produkcijas vidējo vērtību fāzē vai ciklā, savukārt šķietamo jaudu uzskata par strāvas RMS vērtību, kas reizināta ar spriegumu.

Tas liek domāt, ka vienmēr, kad strāvas un sprieguma kolēģi ir sinusoidāli un fāzē viens ar otru, iegūtais jaudas koeficients ir 1,0.

Tomēr stāvoklī, kad strāva, sprieguma parametri ir sinusoidāli, bet ne fāzē, rodas jaudas koeficients, kas ir fāzes leņķa kosinuss.

Iepriekš aprakstītie jaudas koeficienta nosacījumi attiecas uz gadījumiem, kad gan spriegums, gan strāva ir tīri sinusoidālie viļņi, kopā ar situāciju, kad pavadošo slodzi veido rezistīvi, induktīvi un kapacitatīvi komponenti, kuriem pēc būtības var būt visi nelineāri, netiek noregulēts ar ieejas strāvas un sprieguma parametriem.

SMPS topoloģijas parasti ievada nelineāru pretestību elektrotīkla līnijā, pateicoties iepriekš izskaidrotajai tās shēmai.

Kā darbojas SMPS

SMPS ķēde būtībā ietver taisngrieža posmu pie ieejas, kas varētu būt pusvilnis vai pilna viļņa taisngriezis, un papildinošu filtra kondensatoru, lai noturētu iztaisnoto spriegumu tajā līdz ieejas padeves sinusa viļņa maksimuma līmenim līdz nākamajam maksimumam. parādās sinusoidāls vilnis un atkārto šī kondensatora uzlādes ciklu, kā rezultātā tiek iegūts vajadzīgais maksimālais pastāvīgais spriegums.

Šis kondensatora uzlādes process katrā maiņstrāvas maksimuma ciklā prasa, lai ieeja būtu aprīkota ar pietiekamu strāvu, lai izpildītu SMPS slodzes patēriņu starp šiem pīķa intervāliem.

Cikls tiek realizēts, ātri izlaižot kondensatorā lielu strāvu, kas tiek iedarbināta uz slodzi, izlādējoties, līdz pienāk nākamais pīķa cikls.

Šim nevienmērīgajam uzlādes un izlādes modelim ir ieteicams, lai impulsa strāva no kondensatora būtu novērtēta par 15% augstāka nekā vidējā slodzes prasība.

Iepriekš redzamajā attēlā mēs varam redzēt, ka, neskatoties uz ievērojamo izkropļojumu daudzumu, spriegums un strāvas parametri acīmredzami atrodas fāzē.

Tomēr, ja iepriekšminētajam piemērojam terminu “fāzes leņķa kosinuss”, varētu rasties nepareizs secinājums par to, ka barošanas avota jaudas koeficients ir 1,0

Augšējā un apakšējā viļņu forma norāda strāvas harmonikas satura daudzumu.

Šeit tiek norādīts “pamata harmonikas saturs” salīdzinājumā ar 100% amplitūdu, savukārt augstākās harmonikas tiek uzrādītas kā pamata amplitūdas papildu procentuālās daļas.

Tomēr, tā kā reālo jaudu nosaka tikai pamatkomponents, bet pārējās papildu harmonikas pārstāv tikai šķietamo jaudu, faktiskais jaudas koeficients var būt zem 1,0.

Mēs šo novirzi saucam par sagrozīšanas koeficientu, kas būtībā ir atbildīgs par vienotības jaudas koeficienta radīšanu SMPS vienībās.

Izteiksme par reālo un šķietamo spēku

Vispārēju izteicienu, kas attiecas uz saikni starp reālo un šķietamo spēku, var sniegt šādi:

Kur cosΦ veido nobīdes koeficientu, kas rodas no fāzes leņķa Φ starp strāvas / sprieguma viļņu formām, un cosΦ apzīmē deformācijas koeficientu.

Atsaucoties uz zemāk redzamo diagrammu, mēs varam būt liecinieki situācijai, kas parāda perfektu jaudas koeficienta korekciju.

Mēs varam redzēt, ka šeit pašreizējā viļņu forma ideāli atkārto sprieguma viļņu formu, jo abi acīmredzami darbojas fāzē un sinhronizēti viens ar otru.

Tāpēc šeit varētu pieņemt, ka ieejas strāvas harmonikas ir gandrīz nulle.

Jaudas koeficienta korekcija Vs harmoniskā samazināšana

Aplūkojot iepriekšējās ilustrācijas, ir skaidrs, ka jaudas koeficients un zemas harmonikas darbojas sinhronizēti.

Parasti tiek uzskatīts, ka, ja tiek noteiktas attiecīgo harmoniku robežas, tas varētu palīdzēt ierobežot ieejas strāvas piesārņojumu elektropārvades līnijās, novēršot traucējošos strāvas traucējumus citām tuvumā esošām ierīcēm.

Tāpēc, lai gan ieejas strāvas apstrādi var saukt par “jaudas koeficienta korekciju”, rafinēšanas izejas lielums, domājot, ka šo apstrādi saprot kā harmonikas saturu saskaņā ar starptautiskajām vadlīnijām.

Attiecībā uz SMPS topoloģijām tas parasti ir pārvietošanās elements, kas ir aptuveni vienots, izraisot šādas jaudas koeficienta un harmonisko traucējumu sakarības.

Izteiksmē THD apzīmē kopējo harmonisko izkropļojumu kā kaitīgo harmoniku kvadrātisko summu virs pamatsatura, izsakot saistītā harmonikas satura relatīvo svaru, atsaucoties uz pamata kolēģi. Otrs vienādojums saista THD absolūto skaitli un nevis% proporcijā, izsakot, ka THD būtībai jābūt nullei, lai izveidotu vienotības PF.

Jaudas koeficienta korekcijas veidi

Iepriekšējā attēlā ieejas viļņa formas raksturojums parāda tipisku “aktīvo” jaudas koeficienta korekcijas veidu SMPS ierīcei, kas ievietota starp ieejas taisngrieža konfigurāciju un filtra kondensatoru, kā arī caur PFC integrēto shēmu, kas kontrolē procesu kopā ar saistīto shēmu nodrošinot, ka ieejas strāva vienoti seko ieejas sprieguma viļņu formai.

Šādu apstrādes veidu var uzskatīt par visizplatītāko PFC veidu, ko izmanto mūsdienu SMPS ķēdēs, kā to var redzēt zemāk redzamajā attēlā.

To sakot, nekādā gadījumā nav obligāti, ka ierosinātajam PFC tiek izmantotas tikai “aktīvās” versijas, kurās tiek izmantoti mikroshēmas, un pusvadītāji. Parasti tiek atbalstīta arī cita veida konstrukcija, kas var garantēt saprātīgu PFC daudzumu zem noteiktajiem noteikumiem.

Ir pamanīts, ka faktiski viens induktors, kas aizstāj “aktīvā” kolēģa pozīciju, spēj diezgan apmierinoši noraidīt harmonikas, kontrolējot pīķus un diezgan efektīvi sadalot strāvu vienmērīgi sinhronizācijā ar ieejas spriegumu.

Pasīvais PFC dizains

Tomēr šī pasīvās PFC vadības forma varētu prasīt ievērojami apjomīgu dzelzs serdeņa induktoru, un tāpēc to var izmantot lietojumiem, kuros kompaktums nav izšķiroša prasība. (12. lpp.)

Varētu šķist, ka pasīvs viens induktors ir ātrs risinājums PFC, taču lielas jaudas lietošanai izmērs var kļūt neinteresants, jo tas ir nepraktiski liels izmērs.

Zemāk redzamajā diagrammā mēs varam redzēt trīs 250 vatu PC SMPS variantu skaitļu ieejas raksturlielumus, no kuriem katrs attēlo pašreizējo viļņu formu līdzvērtīgā mēroga koeficientā.

Mēs varam viegli redzēt, ka rezultāts, ko iegūst no pasīvā induktora bāzes PFC, ir par 33% augstāki strāvas pīķi nekā ar aktīvo PFC filtru.

Lai gan tas, iespējams, spēs izturēt IEC61000-3-2 standartus, tas noteikti nebūs līdzvērtīgs nesenajam stingrākajam 0.9PF prasību noteikumam un neizdosies QC pieņemšanas līmeni, kas noteikts atbilstoši šiem jaunajiem standartiem.

Pamata blokshēma

Sakarā ar notiekošo elektronisko tirgus tendenci, kad mēs varam redzēt vara izmaksu pieaugumu līdz ar magnētisko serdeņu procesa pieaugumu un modernu, daudz lētāku pusvadītāju materiālu ieviešanu, tas nebūs pārsteigums, ja pamanīsim aktīvo PFC pieeju kļūst ārkārtīgi populārs nekā pasīvais kolēģis.

Var uzskatīt, ka šī tendence tuvākajā nākotnē kļūs vēl spēcīgāka, piedāvājot arvien modernākus un uzlabotus PFC risinājumus daudziem SMPS dizaineriem un ražotājiem.

Ievades līnijas harmoniku salīdzināšana ar IEC610003-2 standartiem

Zemāk redzamajā attēlā mēs varam redzēt trīs atsevišķu 250 vatu PC SMPS rezultātu pēdas, atsaucoties uz IEC6000-3-2 ierobežojumiem. Norādītais ierobežojums ir derīgs visiem D klases sīkrīkiem, piemēram, personālajiem datoriem, televizoriem un to monitoriem.

Parādītais harmonikas satura ierobežojums tiek fiksēts atbilstoši ierīču ieejas jaudai. Produktiem, kas saistīti ar gaismām, parasti tiek ievēroti C klases ierobežojumi, kas ir identiski vienādiem ar ieejas jaudas ierobežojumiem.

Citiem netradicionāliem elektroniskiem izstrādājumiem PFC limits tiek noteikts proporcionāli minimālajai 600 vatu ieejas jaudai.

Ja paskatāmies uz pasīvo PFC izsekošanu, mēs uzskatām, ka tā diez vai atbilst noteiktajam ierobežojuma ierobežojumam, vienkārši pieskarieties un dodieties situācijā (pie harmonikas Nr. 3)

Analizējot pasīvās PFC funkcijas

Nākamajā attēlā mēs varam redzēt klasisku pasīvās PFC ķēdes piemēru, kas paredzēts tradicionālai datora barošanas avotam. Šeit ievērojama lieta ir PFC induktora centrālā pieskāriena savienojums ar ieejas līnijas ieejas spriegumu.

Atrodoties 220 V izvēles režīmā (slēdzis atvērts), visas divas induktora sekcijas tiek pielietotas, līdz taisngrieža tīkls darbojas kā pilna tilta taisngrieža ķēde.

Tomēr 110 V režīmā (slēdzis ir aizvērts) tikai 50% vai viena spoles puse tiek izmantota caur spoles kreiso sānu daļu, turpretī taisngrieža sekcija tagad tiek pārveidota par pusviļņa taisngriežu dubultošanas ķēdi.

Tā kā 220 V atlasei pēc pilnīgas viļņu korekcijas ir jāveido aptuveni 330 V, tas veido SMPS kopnes ieeju un tai ir iespēja ievērojami svārstīties atbilstoši ieejas līnijas spriegumam.

Kontūras diagrammas piemērs

Kaut arī šis pasīvais PFC dizains varētu izskatīties diezgan vienkāršs un iespaidīgs ar savu sniegumu, tam varētu būt daži ievērojami trūkumi.

Kopā ar PFC lielo raksturu, pirmkārt, divas citas lietas, kas ietekmē tā veiktspēju, ir mehāniskā slēdža iekļaušana, kas padara sistēmu neaizsargātu pret iespējamām cilvēka kļūdām, darbinot ierīci, kā arī ar to saistītās problēmas.

Otrkārt, līnijas spriegums, kas netiek stabilizēts, rada relatīvu neefektivitāti rentabilitātes un līdzstrāvas līdz līdzstrāvas pārveidošanas precizitātes frontēs, kas saistīta ar PFC izeju.

Kritiskā vadīšanas režīma (CrM) kontrolieri

Kontroliera posms, ko sauc par kritisko vadīšanas režīmu, ko dēvē arī par pārejas režīma vai robežas vadīšanas režīma (BCM) kontrolieri, ir ķēžu konfigurācijas, kuras var efektīvi izmantot apgaismojuma elektronikas lietojumprogrammās. Neskatoties uz to, ka tās kontrolieris ir bez problēmām, tas ir salīdzinoši dārgs.

Šajā diagrammā 1-8 parādīts regulāra CrM kontroliera ķēdes dizains.

Parasti CrM kontroliera PFC rīcībā būs iepriekš parādītais shēmas veids, ko var saprast, izmantojot šādus punktus:

Atskaites reizinātāja pakāpes ieeja saņem atbilstoši izmērītu signālu no saistītās kļūdas pastiprinātāja izejas ar zemas frekvences polu.

Otru reizinātāja ieeju var uzskatīt par atsauci ar stabilizētu līdzstrāvas spriegumu, kas iegūts no rektificētas maiņstrāvas līnijas ieejas.

Tādējādi reizinātāja iznākums ir relatīvās līdzstrāvas rezultāts no kļūdas pastiprinātāja izejas un atsauces signāla pilna viļņa maiņstrāvas sinusa impulsu veidā no maiņstrāvas ieejas.

Šo reizinātāja posma izvadi var redzēt arī pilna viļņa sinusa viļņu impulsu veidā, bet atbilstoši samazinātu proporcionāli pielietotajam kļūdas signāla (pastiprināšanas koeficienta) izmantojumam kā ieejas sprieguma atskaitei.

Šī avota signāla amplitūda ir atbilstoši pielāgota, lai ieviestu pareizo norādīto vidējo jaudu un nodrošinātu pienācīgi regulētu izejas spriegumu.

Posms, kas ir atbildīgs par strāvas amplitūdas apstrādi, liek strāvai plūst atbilstoši reizinātāja izejas viļņu formai, tomēr līnijas frekvences strāvas signāla amplitūda (pēc izlīdzināšanas) var būt puse no šīs atsauces no reizinātāja pakāpes .

Šeit darbības ar strāvas veidošanas shēmām var saprast šādi:

Atsaucoties uz iepriekšējo diagrammu, Vref apzīmē signālu, kas iziet no reizinātāja pakāpes, kas tālāk tiek padots vienam no salīdzinātāja opampiem, kura otrā ieeja ir saistīta ar pašreizējo viļņu signālu.

Ieslēdzot strāvas slēdzi, strāva pāri induktoram lēnām palielinās, līdz signāls visā šuntā ir sasniedzis Vref līmeni.

Tas liek salīdzinātājam mainīt izeju no ieslēgta uz izslēgtu, izslēdzot strāvas padevi ķēdei.

Tiklīdz tas notiek, spriegums, kas pakāpeniski virzījās pāri induktoram, sāk lēnām samazināties uz nulli un, tiklīdz tas pieskaras nullei, opamp izeja atgriežas un atkal ieslēdzas, un cikls turpinās atkārtoties.

Kā norāda iepriekšminētā raksturlieluma nosaukums, sistēmas vadības modelis nekad neļauj induktora strāvai šaut virs iepriekš noteiktās robežas turpināšanas un pārtraukuma pārslēgšanās režīmos.

Šis izkārtojums palīdz prognozēt un aprēķināt sakarību starp opamp rezultāta izejas vidējo maksimālo strāvas līmeni. Tā kā reakcija ir trīsstūrveida viļņu forma, viļņa formas vidējais rādītājs precīzi apzīmē 50% no trijstūra viļņu faktiskajām virsotnēm.

Tas nozīmē, ka iegūtā trijstūra viļņu pašreizējā signāla vidējā vērtība būtu = induktora strāva x R nozīmē vai vienkārši ievietotu pusi no opamp iepriekš iestatītā atsauces līmeņa (Vref).

Regulatoru biežums, izmantojot iepriekš minēto principu, būs atkarīgs no līnijas sprieguma un slodzes strāvas. Frekvence varētu būt daudz augstāka pie lielāka līnijas sprieguma un var mainīties, mainoties līnijas ieejai.

Kritiskās vadīšanas režīms ar fiksētu frekvenci (FCCrM)

Neskatoties uz tā popularitāti dažādās rūpnieciskās barošanas PFC vadības lietojumprogrammās, iepriekš aprakstītajā CrM kontrolierī ir daži raksturīgi trūkumi.

Galvenais šāda veida aktīvās PFC vadības trūkums ir tā frekvences nestabilitāte attiecībā pret līnijas un slodzes apstākļiem, kas parāda frekvences pieaugumu ar vieglākām slodzēm un augstāku līnijas spriegumu, kā arī katru reizi, kad ieejas sinusa viļņi tuvojas nulles krustojumiem.

Ja šo problēmu mēģina novērst, pievienojot frekvences skavu, rodas izeja ar izkropļotu strāvas viļņu formu, kas šķiet neizbēgami, jo “Ton” šai procedūrai paliek neregulēts.

Tomēr alternatīvas metodes izstrāde palīdz panākt patiesu jaudas koeficienta korekciju pat nepārtrauktā režīmā (DCM). Darbības principu var izpētīt zemāk redzamajā attēlā un ar pievienotajiem vienādojumiem.

Atsaucoties uz iepriekšējo diagrammu, spoles maksimālo strāvu var novērtēt, atrisinot:

Vidējā spoles strāva, atsaucoties uz komutācijas ciklu (ko papildus pieņem par momentāno līnijas strāvu attiecīgajam komutācijas ciklam, ņemot vērā faktu, ka komutācijas frekvence parasti ir augstāka par līnijas frekvenci, kurā notiek līnijas sprieguma izmaiņas ), izsaka ar formulu:

Apvienojot iepriekš minēto saistību un terminu vienkāršošanu, iegūst:

Iepriekš minētā izteiksme skaidri norāda un nozīmē, ka gadījumā, ja tiek ieviesta metode, kurā algoritms rūpējas par ton.tcycle / Tsw nemainīgu līmeni, tas ļautu mums sasniegt sinusoidāla līnijas strāvu ar vienotības jaudas koeficientu pat nepārtrauktā darbības režīms.

Lai gan iepriekš minētie apsvērumi atklāj dažas atšķirīgas ierosinātās DCM kontroliera tehnikas priekšrocības, šķiet, ka tā nav ideāla izvēle saistīto augsto maksimālo strāvas līmeņu dēļ, kā parādīts šajā tabulā:

Lai sasniegtu ideālus PFC apstākļus, saprātīga pieeja būtu nosacījuma ieviešana, kad DCM un Crm darbības režīmi tiek apvienoti, lai izslauktu labāko no šiem diviem kolēģiem.

Tāpēc, ja slodzes apstākļi nav smagi un CrM darbojas ar augstu frekvenci, ķēde tiek izmantota DCM darbības režīmā, un gadījumā, ja slodzes strāva ir augsta, Crm apstākļiem ir atļauts saglabāties tā, lai pašreizējie pīķi nemēdz pārsniegt nevēlamās augstās robežas.

Šāda veida optimizāciju abos ierosinātajos vadības režīmos vislabāk var vizualizēt nākamajā attēlā, kur tiek apvienoti abu vadības režīmu ieguvumi, lai panāktu vēlamākos risinājumus.

Turpina vadīšanas režīmu

PFC nepārtrauktās vadīšanas režīms varētu kļūt diezgan populārs SMPS dizainā, pateicoties to elastīgajai pielietojuma iezīmei un diapazonam, kā arī saistītajām vairākām priekšrocībām.

Šajā režīmā pašreizējais maksimālais spriegums tiek uzturēts zemākā līmenī, kā rezultātā tiek samazināti minimālie komutācijas zudumi attiecīgajos komponentos, turklāt ieejas pulsācija tiek sniegta minimālā līmenī ar relatīvi nemainīgu frekvenci, kas savukārt ļauj izlīdzināšanas procesu daudz vienkāršāk. tas pats.
Šādi atribūti, kas saistīti ar CCM PFC tipu, ir jāapspriež mazliet sīkāk.

Vrms2 vadība

Viens no būtiskākajiem atribūtiem, kam tiek piemērots vairums PFC dizainu, ir atsauces signāls, kuram jābūt izlabotās ievades svārstības pakāpeniskai imitācijai.

Šis samazinātais izlabotā ieejas sprieguma ekvivalents beidzot tiek piemērots ķēdē, lai izveidotu pareizu izejas strāvas viļņu formu.

Kā jau tika apspriests iepriekš, šai darbībai parasti tiek izmantots reizinātāja ķēdes posms, taču, kā mēs zinām, ka reizinātāja ķēdes posms varētu būt salīdzinoši mazāk rentabls nekā tradicionālā twn-ievades reizinātāja sistēma.

Klasisks izkārtojuma piemērs ir redzams zemāk redzamajā attēlā, kas parāda nepārtrauktā režīma PFC pieeju.

Kā redzams, šeit pastiprinātāja pārveidotāju iedarbina ar vidējā strāvas režīma PWM palīdzību, kas kļūst atbildīgs par induktora strāvas (pārveidotāja ieejas strāvas) mērīšanu, atsaucoties uz komandas strāvas signālu V (i) , ko var uzskatīt par samazinātu ieejas sprieguma V (in) ekvivalentu proporcijai VDIV.

To īsteno, dalot kļūdas sprieguma signālu ar ieejas sprieguma signāla kvadrātu (izlīdzinātu ar kondensatoru Cf, lai izveidotu vienkāršotu mērogošanas koeficientu ar atsauci uz ieejas sprieguma līmeni).

Lai gan jums var šķist mazliet neērti redzēt kļūdas signālu dalot ar ieejas sprieguma kvadrātu, šī pasākuma iemesls ir radīt cilpas pastiprinājumu (vai pārejošu atkarīgu reakciju), kas, iespējams, nav balstīts uz ieejas spriegumu izraisot.

Sprieguma kvadrāts pie saucēja neitralizējas ar Vsin vērtību kopā ar PWM vadības pārsūtīšanas funkciju (induktora pašreizējā grafika slīpuma proporcionalitāte ar ieejas spriegumu).

Tomēr viens no šīs PFC formas trūkumiem ir reizinātāja elastība, kas liek šim posmam būt nedaudz pārprojektētam, it īpaši ķēdes jaudas apstrādes sekcijām, lai tā uzturētu pat vissliktākos enerģijas izkliedes scenārijus.

Vidējā pašreizējā režīma vadība

Iepriekš redzamajā attēlā mēs varam redzēt, kā no reizinātāja V (i) iegūtais atsauces signāls apzīmē viļņa formu un PFC ieejas strāvas mērogošanas diapazonu.

Norādītais PWM posms kļūst atbildīgs par vidējās ieejas strāvas nodrošināšanu, kas būtu vienāds ar atsauces vērtību. Procedūra tiek veikta caur vidējā strāvas režīma kontroliera pakāpi, kā redzams zemāk dotajā attēlā.

Vidējā strāvas režīma vadība būtībā ir konfigurēta, lai regulētu vidējo strāvu (ieeju / izeju), atsaucoties uz vadības signālu Icp, kas savukārt tiek izveidots, izmantojot zemas frekvences līdzstrāvas cilpu caur kļūdas pastiprinātāja ķēdes posmu, un tas nav nekas cits kā ekvivalenta strāva, kas atbilst signālam Vi, kas parādīts iepriekšējā attēlā.

Skatuves strāvas pastiprinātājs darbojas kā strāvas integrators, kā arī kļūdu pastiprinātājs, lai regulētu viļņu formu, savukārt Icp signāls, kas tiek ģenerēts visā Rcp, kļūst atbildīgs par līdzstrāvas ieejas sprieguma kontroli.

Lai nodrošinātu lineāro reakciju no pašreizējā pastiprinātāja, tā ieejai jābūt līdzīgai, kas nozīmē, ka visā R (šunta) radītajai potenciālajai atšķirībai jābūt līdzīgai spriegumam, kas ģenerēts ap Rcp, jo mums nevar būt līdzstrāvas caur strāvas pastiprinātāja neinvertējošā rezistora ieeja.

Strāvas pastiprinātāja radītajai izejai ir jābūt “zemas frekvences” kļūdas signālam, kas atkarīgs no šunta vidējās strāvas, kā arī signāla no Isp.

Tagad oscilators ģenerē zāģa signālu, ko izmanto iepriekšminētā signāla salīdzināšanai ar to, tāpat kā ar sprieguma režīma vadības dizainu.

Tā rezultātā tiek izveidoti PWM, kas noteikti, salīdzinot iepriekš minētos divus signālus.

Uzlaboti PFC risinājumi

Dažādas iepriekš apspriestās PFC vadības metodes (CrM, CCM, DCM) un to varianti sniedz dizaineriem dažādas iespējas konfigurēt PFC ķēdes.

Neskatoties uz šīm iespējām, konsekventi meklējot labākus un progresīvākus moduļus efektivitātes ziņā, ir iespējams diagnosticēt sarežģītākus dizainus šīm lietojumprogrammām.

Mēs par to vairāk apspriedīsim, jo ​​šis raksts tiek atjaunināts ar jaunāko informāciju par šo tēmu.