Circuit ng Power Factor Correction (PFC) - Tutorial

Detalye ng post ang iba't ibang mga pamamaraan ng pag-configure ng isang circuit ng pagwawasto ng factor ng kuryente o isang circuit ng PFC sa mga disenyo ng SMPS, at ipinapaliwanag ang pinakamahusay na mga pagpipilian sa kasanayan para sa mga topology na ito upang sumunod ito sa modernong mga alituntunin sa paghihigpit sa PFC.

Ang pagdidisenyo ng mahusay na mga circuit ng suplay ng kuryente ay hindi kailanman naging madali, subalit sa kurso ng oras na nalutas ng mga mananaliksik ang karamihan sa mga kinauukulang isyu, at sa parehong mga linya ang mga modernong disenyo ng SMPS ay na-optimize din sa pinakamabuting posibleng mga kinalabasan, salamat sa ang mga umuusbong na pamantayan sa pagkontrol na may mahalagang papel sa pagpapatupad ng mas mahigpit na mga parameter ng kalidad para sa mga modernong yunit ng supply ng kuryente.

Mga Alituntunin ng PFC

Ang modernong mga paghihigpit sa kalidad ng suplay ng kuryente ay agresibong inilatag, sama-sama ng mga pagsisikap ng mga tagagawa, tagapagtustos at iba pang mga kinauukulang mga namamahala na katawan.

Kabilang sa maraming mga parameter ng kalidad na inilatag para sa mga modernong disenyo ng supply ng kuryente, ang pagwawasto ng power factor correction (PFC) na talagang nasa anyo ng pagkansela ng maharmonya ay idineklarang isang ipinag-uutos na kinakailangan ng mga patakaran ng IEC 61000-3-2.

Dahil dito, napilitan ang mga taga-disenyo na harapin ang mas mahihirap na mga hamon sa pagdidisenyo ng mga yugto ng pagwawasto ng power factor sa kanilang mga disenyo ng supply ng kuryente upang matugunan ang mahigpit na mga modernong batas na ito, at sa mga suplay ng kuryente na nagiging mas mabigat sa mga detalye nito at saklaw ng aplikasyon, pagbubuo ng wastong mga circuit ng PFC ay hindi nakakakuha ng anumang mas madali para sa maraming mga tagagawa sa arena.

Ang ipinakita na mga tutorial ay espesyal na nakatuon para sa lahat ng mga asosasyon at mga propesyonal na nasa pagmamanupaktura o pagdidisenyo ng flyback SMPS para sa pagpapadali sa kanila ng pinaka-perpektong mga disenyo at kalkulasyon ng PFC alinsunod sa kanilang mga indibidwal na kinakailangan.

Ang mga talakayan na kasama sa mga tutorial na ito ay makakatulong sa iyo na magdisenyo ng mga circuit ng PFC kahit na para sa makabuluhang malalaking mga yunit sa saklaw ng hanggang sa 400 watts, 0.75 amps.

Makakakuha rin ng pagkakataon ang mga mambabasa na malaman ang tungkol sa pagpili ng mga solong yugto na nakahiwalay na mga converter na kasama rin ang mga LED driver. Ang sunud-sunod na tutorial sa disenyo at mga tagubilin kasama ang mga paghahambing sa antas ng system, ang maraming mga taga-disenyo na aktibong kasangkot sa larangan ng electronics na kapangyarihan ay maliliwanagan sa magpatuloy sa pinakamainam na diskarte para sa kanilang partikular na mga pangangailangan sa aplikasyon

Layunin ng Pagwawasto ng Kadahilanan ng Kapangyarihan

Ang pag-optimize ng circuit factor ng power factor sa loob ng modernong mga yunit ng SMPS (power supply switch mode) ay maaaring umunlad sa nagdaang nakaraan dahil sa pagkakaroon ng isang bilang ng mga advanced na nauugnay na integrated circuit (ICs), na naging posible upang mailatag ang iba't ibang mga disenyo ng PFC na may tiyak na mga mode ng pagpapatakbo at may indibidwal na kakayahan sa paghawak ng kakayahan.

Sa pagtaas ng saklaw ng mga topology ng SMPS ang pagiging kumplikado sa pagdidisenyo at pagpapatupad ng PFC ay lumala rin sa mga kasalukuyang araw.

Sa unang tutorial matututunan natin ang tungkol sa mga detalye ng pagpapatakbo ng disenyo na higit na ginusto ng sinumang mga propesyonal ang mga pagwawasto.

Talaga, ang pagwawasto ng factor ng kuryente ay nakakatulong upang mai-optimize ang kasalukuyang pag-input sa loob ng mga suplay ng kuryente na off-line upang mapahusay ang tunay na lakas mula sa magagamit na input ng mains.

Alinsunod sa normal na kinakailangan ng isang naibigay na de-koryenteng kasangkapan ay dapat tularan ang sarili nito bilang isang pagkarga na may dalisay na resistivity, kaya't pinapayagan itong magkaroon ng isang zero na reaktibo na pagkonsumo ng kuryente.

Ang kundisyong ito ay nagreresulta sa pagbuo ng halos zero na pagsasabay ng mga alon sa pagsabay, sa madaling salita pinapayagan ang natupok na kasalukuyang maging perpektong linya sa yugto na may input boltahe ng suplay na karaniwang nasa anyo ng isang sine wave.

Ang tagumpay na ito ay pinapabilis ang appliance upang ubusin ang 'totoong lakas' mula sa mains sa pinakamainam at mahusay na antas, na kung saan ay nagreresulta sa pagliit ng pag-aaksaya ng kuryente at dagdagan ang kahusayan nito.

Ang mabisang paggamit ng elektrisidad na ito ay hindi lamang tumutulong sa appliance na ipakita ang sarili sa pinakamabisang paraan ngunit para din sa mga utility company at kasangkot na kagamitan sa kapital para sa proseso.

Ang tampok na nasa itaas ay nagbibigay-daan sa mga linya ng kuryente na malaya mula sa mga harmonika at ang resulta na pagkagambala sa mga aparato sa loob ng network.

Bukod sa nabanggit na mga kalamangan, kasama ang isang PFC sa mga modernong yunit ng supply ng kuryente ay para din sa pagsunod sa mga kinakailangang regulasyon na itinakda sa Europa at Japan na may IEC61000-3-2 kung saan dapat maging kwalipikado ang lahat ng kagamitan sa elektrisidad.

Ang nabanggit na kundisyon ay naayos na para sa karamihan ng mga elektronikong kasangkapan na maaaring ma-rate sa itaas ng 75 wat sa ilalim ng mga pamantayan ng kagamitan ng Class D o kung saan mas mataas pa, na tumutukoy sa pinakamataas na amplitude ng mga line-frequency harmonics na umaabot sa 39th harmonic.

Bukod sa mga pamantayang ito ay gumagamit din ang PFC para matiyak ang iba pang kahusayan tulad ng Energy Star 5.0 na mahalaga para sa mga computer, at Energy Star 2.0 para sa mga system ng Power Supply at mga TV set mula pa noong 2008.

Kahulugan ng Power Factor

Ang PFC o Power factor na Pagwawasto ay maaaring tinukoy bilang ang ratio ng tunay na lakas sa maliwanag na kapangyarihan, at ipinahayag bilang:

PF = Tunay na Lakas / Maliit na Lakas, kung saan ipinapakita ang Tunay na Lakas
Watts, habang ang Malinaw na Kapangyarihan ay naipahayag sa VA.

Sa expression na ito ang totoong lakas ay natutukoy bilang average ng madalian na produkto ng kasalukuyang at boltahe sa isang yugto o pag-ikot, habang ang maliwanag na lakas ay itinuturing bilang halaga ng RMS ng kasalukuyang beses na boltahe.

Ipinapahiwatig nito na tuwing ang kasalukuyang at boltahe na mga katapat ay sinusoidal at nasa yugto sa bawat isa, ang nagreresultang lakas na kadahilanan ay 1.0.

Gayunpaman, sa isang kundisyon kung kailan ang kasalukuyang, mga parameter ng boltahe ay sinusoidal ngunit wala sa yugto, ay nagbibigay ng isang kadahilanan ng kuryente na cosine ng anggulo ng phase.

Ang mga kundisyon ng kadahilanan ng kuryente na inilarawan sa itaas ay nalalapat sa mga kaso kung saan ang boltahe at kasalukuyang pareho ay purong mga alon ng sine, kasabay ng isang sitwasyon kung saan ang kasamang pag-load ay binubuo ng mga resistive, inductive at capacitive na mga sangkap na maaaring lahat ay hindi likas na likas, na ay hindi umaayos sa mga kasalukuyang input at parameter ng boltahe.

Ang mga topology ng SMPS ay karaniwang nagpapakilala ng hindi linear na impedance sa linya ng mains dahil sa ipinaliwanag sa itaas na natre ng circuitry nito.

Paano Gumagana ang SMPS

Ang isang SMPS circuit ay karaniwang nagsasama ng isang yugto ng pagwawasto sa pag-input na maaaring isang kalahating alon o isang buong alon na tagapagwawasto at isang pantulong na capacitor ng filter para sa paghawak ng inayos na boltahe sa kabuuan nito sa pinakamataas na antas ng input na supply sine wave hanggang sa oras sa susunod na rurok lumilitaw ang sine alon at inuulit ang siklo ng pagsingil ng capacitor na ito, na nagreresulta sa kinakailangang peak pare-pareho na boltahe sa kabuuan nito.

Ang prosesong ito ng pagsingil ng kapasitor sa bawat rurok ng rurok ng AC ay hinihingi na ang pag-input ay dapat na nilagyan ng sapat na kasalukuyang para sa pagtupad sa pagkonsumo ng pagkarga ng SMPS, sa pagitan ng mga pinakamataas na agwat na ito.

Ang pag-ikot ay ipinatupad sa pamamagitan ng pagtatapon ng isang malaking kasalukuyang sa capacitor nang mabilis, na inilapat sa pag-load sa pamamagitan ng pagpapalabas hanggang sa dumating ang susunod na siklo ng rurok.

Para sa hindi pantay na pattern ng pagsingil at paglabas ito ay inirerekumenda na ang kasalukuyang pulso mula sa kapasitor ay na-rate na 15% mas mataas kaysa sa average na kinakailangan ng pag-load.

Maaari nating makita sa itaas na pigura na sa kabila ng makabuluhang halaga ng pagbaluktot ang boltahe at ang kasalukuyang mga parameter ay tila nasa yugto sa bawat isa.

Gayunpaman kung ilalapat namin ang term na 'phase angle cosine' sa itaas ay magbubunga ng isang maling hinuha tungkol sa supply ng kuryente na may pagkakaroon ng isang power factor na 1.0

Ang itaas at mas mababang mga waveform ay nagpapahiwatig ng dami ng maharmonya na nilalaman ng kasalukuyang.

Dito ang 'pangunahing nilalaman na maharmonya' ay ipinahiwatig sa paghahambing sa isang amplitude na 100%, habang ang mas mataas na mga harmonika ay ipinakita bilang mga karagdagang porsyento ng pangunahing amplitude.

Gayunpaman dahil ang totoong lakas ay natutukoy lamang ng pangunahing sangkap, habang ang iba pang mga pantulong na pagkakatugma ay kumakatawan lamang sa maliwanag na lakas, ang aktwal na kadahilanan ng kuryente ay maaaring nasa ilalim ng 1.0.

Tinatawag namin ang paglihis na ito sa pamamagitan ng term factor na pagbaluktot na pangunahing responsable para sa pagbuo ng isang hindi pagkakaisa na lakas na kadahilanan sa mga yunit ng SMPS.

Pagpapahayag para sa Tunay at Malinaw na Lakas

Ang isang pangkalahatang ekspresyon na tumutukoy sa koneksyon sa pagitan ng totoong at maliwanag na kapangyarihan ay maaaring ibigay tulad ng sumusunod:

Kung saan nabubuo ng cosΦ ang kadahilanan ng pag-aalis na umuusbong mula sa anggulo ng yugto Φ sa pagitan ng kasalukuyang / boltahe na mga form ng alon at cosΦ ay nangangahulugan ng salik na kadahilanan.

Sumangguni sa diagram sa ibaba, maaari naming masaksihan ang isang sitwasyon na nagpapakita ng isang perpektong pagwawasto ng factor ng lakas.

Maaari nating makita na dito ang kasalukuyang porma ng alon na perpektong kinokopya ang boltahe na porma ng alon bilang pareho na tila tumatakbo sa yugto at naka-sync sa bawat isa.

Samakatuwid dito ang input kasalukuyang mga harmonika ay maaaring ipalagay na halos zero.

Pagwawasto ng Power Factor Vs Harmonic Reduction

Kung titingnan ang mga naunang guhit ay maliwanag na ang power factor at mababang harmonics ay gumagana sa bawat isa.

Karaniwan na napagtanto na kung ang mga limitasyon para sa kani-kanilang mga pagkakasunud-sunod ay nakabalangkas ay maaaring makatulong na paghigpitan ang kasalukuyang kontaminasyon sa mga linya ng kuryente sa pamamagitan ng paraan ng pag-aalis ng nakakagambalang kasalukuyang mga kaguluhan sa iba pang mga kagamitan sa paligid.

Samakatuwid habang ang pagproseso ng kasalukuyang pag-input ay maaaring tinatawag na 'pagwawasto ng kadahilanan ng kuryente' ang laki ng output ng pagpipino na naisip na ang pagproseso na ito ay naiintindihan bilang magkakasuwato na nilalaman ayon sa mga patnubay sa internasyonal.

Para sa mga topology ng SMPS, karaniwan itong elemento ng pag-aalis na humigit-kumulang na pagkakaisa, na nagbibigay ng mga sumusunod na ugnayan sa pagitan ng power factor at harmonic distortion.

Sa ekspresyon ang THD ay kumakatawan sa Total Harmonic Distortion bilang quadratic na kabuuan ng mga nakakasamang pagkakasunud-sunod sa pangunahing nilalaman, na nagpapahiwatig ng medyo bigat ng nauugnay na nilalaman ng maharmonya na may pagsangguni sa pangunahing katapat. Ang iba pang mga equation ay naiugnay ang ganap na pigura ng THD at wala sa proporsyon na%, na nagpapahayag na ang THD ay kailangang maging zero nang mahalagang upang lumikha ng isang pagkakaisa PF.

Mga Uri ng Pagwawasto ng Kadahilanan ng Lakas

Ang katangian ng input waveform sa nasa itaas na pigura ay nagpapakita ng isang tipikal na 'aktibo' na uri ng pagwawasto ng factor ng kuryente para sa isang aparato ng SMPS na ipinakilala sa pagitan ng isang pagsasaayos ng input na tagatama at isang filter na kapasitor, at sa pamamagitan ng isang integrated integrated circuit ng PFC na kinokontrol ang mga paglilitis kasama ang nauugnay na circuitry para sa tinitiyak na ang kasalukuyang pag-input ay cohesively na sumusunod sa input boltahe form.

Ang ganitong uri ng pagproseso ay maaaring isaalang-alang bilang pinakalaganap na uri ng PFC na nagtatrabaho sa mga modernong SMPS circuit, tulad ng nasaksihan sa pigura sa ibaba.

Sinabi ito, hindi ipinag-uutos na ang mga 'aktibong' bersyon lamang na gumagamit ng mga IC, at mga semiconductor ang gagamitin para sa iminungkahing PFC, ang iba pang uri ng disenyo na maaaring magagarantiyahan ng isang makatwirang halagang PFC sa ibaba ng mga itinakdang regulasyon na karaniwang tinatanggap.

Napansin na sa katunayan ang isang solong inductor na pinapalitan ang posisyon ng 'aktibong' katapat ay magagawang lubos na kasiya-siyang tanggihan ang mga harmonika sa pamamagitan ng pagkontrol sa mga tuktok at sa pamamagitan ng pamamahagi ng kasalukuyang pantay na naka-sync sa input boltahe nang mahusay.

Passive na Disenyo ng PFC

Gayunpaman ang form na ito ng passive control ng PFC ay maaaring humiling ng isang makabuluhang napakalaking iron cored inductor at samakatuwid ay maaaring gamitin para sa mga aplikasyon kung saan ang pagiging siksik ay hindi isang mahalagang kinakailangan. (pahina 12)

Ang isang passive solong inductor ay maaaring maging isang mabilis na solusyon para sa PFC ngunit para sa mataas na aplikasyon ng wattage ang laki ay maaaring magsimulang hindi makainteres dahil sa hindi praktikal na malalaking sukat.

Sa graph sa ibaba nasasaksihan namin ang mga katangian ng pag-input ng tatlong bilang ng mga pagkakaiba-iba ng 250 watt PC SMPS, bawat isa ay kumakatawan sa isang kasalukuyang form ng alon sa isang katumbas na kadahilanan ng scale.

Madali nating makikita na ang resulta na nakuha mula sa isang passive inductor based PFC ay 33% mas mataas na kasalukuyang mga taluktok, kaysa sa aktibong katuwang ng PFC filter.

Kahit na ito ay maaaring makapasa sa mga pamantayan ng IEC61000-3-2, tiyak na hindi ito magiging par sa kamakailang mas mahigpit na patakaran sa iniaatas na 0.9PF, at mabibigo ang antas ng pagtanggap ng QC, na itinakda ayon sa mga bagong pamantayan na ito.

Pangunahing Diagram ng Block

Dahil sa nagpapatuloy na trend ng elektronikong merkado kung saan maaari nating makita ang pagtaas ng mga gastos sa tanso kasama ang pagtaas ng proseso ng magnetikong mga core at pagpapakilala ng moderno, mas mura na mga materyales na semiconductor, hindi ito magiging sorpresa kung mapapansin natin ang aktibong diskarte ng PFC pagkuha ng labis na tanyag kaysa sa passive counterpart.

At ang kalakaran na ito ay maaaring mapagtanto na lalong lumakas sa darating na hinaharap, na nagpapakita ng higit pa at mas advanced at pinahusay na mga solusyon sa PFC para sa maraming mga taga-disenyo at tagagawa ng SMPS.

Paghahambing ng Mga Input Line Harmonics sa Mga Pamantayan ng IEC610003-2

Sa Larawan sa ibaba ay makakakita kami ng mga bakas ng tatlong magkakahiwalay na mga resulta ng 250 watt PC SMPS na may sanggunian sa mga paghihigpit sa IEC6000-3-2. Ang ipinahiwatig na paghihigpit ay wasto para sa lahat ng mga gadget ng klase D tulad ng PC, TV, at kanilang mga monitor.

Ang ipinakitang limitasyon sa nilalaman ng pagharmonya ay naayos alinsunod sa input power ng mga aparato. Para sa mga produktong nauugnay sa mga ilaw tulad ng mga ilaw na LED, ilaw ng CFL, mga paghihigpit sa klase C ay karaniwang sinusunod, na magkatulad sa kanilang mga limitasyon sa pag-input ng wattage.

Ang iba pang mga di-maginoo na produktong elektronikong nahanap ang limitasyon ng PFC na nakatakda sa proporsyon sa isang minimum na lakas na 600 watt input.

Kung titingnan natin ang passive trace ng PFC ay nakita natin na hindi ito naaayon sa itinakdang limitasyon ng paghihigpit, isang pindutin lamang at pumunta sa isang uri ng sitwasyon (sa maharmonya no3)

Sinusuri ang Mga Passive na Tampok ng PFC

Sa sumusunod na pigura maaari nating makita ang isang klasikong halimbawa ng passive PFC circuit na idinisenyo para sa isang tradisyunal na PC power supply. Ang kapansin-pansin na bagay dito ay ang koneksyon ng center tap ng PFC inductor na may input line input voltage.

Habang nasa mode ng pagpili ng 220V (buksan ang bukas), ang buong dalawang seksyon ng inductor ay inilalapat sa network ng rectifier na gumagana tulad ng isang buong circuit ng tulay na tagatama.

Gayunpaman sa mode na 110V (malapit na lumipat), 50% lamang o isang kalahati ng likaw ang ginagamit sa pamamagitan ng kaliwang bahagi na bahagi ng coil na ipinatupad samantalang ang seksyon ng tigwawasto ay nabago sa isang kalahating alon na doble na tagatuwid ng circuit.

Dahil ang pagpipilian ng 220V ay nakasalalay upang makabuo ng paligid ng 330V pagkatapos ng buong pagwawasto ng alon, ito ang bumubuo ng input ng bus para sa SMPS at nagtataglay ng posibilidad na magbagu-bago nang malaki alinsunod sa boltahe ng input line.

Halimbawa ng Circuit Diagram

Bagaman ang passive na disenyo ng PFC na ito ay maaaring magmukhang simple at kahanga-hanga sa pagganap nito maaari itong magpakita ng ilang kapansin-pansin na mga drawbacks.

Kasama ng napakalaki na likas na katangian ng PFC, dalawang iba pang mga bagay na nakakaapekto sa pagganap nito ay una, ang pagsasama ng isang mekanikal na switch na ginagawang mahina ang system sa isang posibleng pagkakamali ng tao habang pinapatakbo ang yunit, at pati na rin ang mga kaugnay na isyu ng pagkasira.

Pangalawa, ang boltahe ng linya na hindi nagpapatatag ng mga resulta sa mga kamag-anak na hindi epektibo sa mga aspeto ng pagiging epektibo ng gastos at DC sa DC power conversion na kawastuhan na naka-link sa output ng PFC.

Mga Controller ng Critical Conduction Mode (CrM)

Ang yugto ng Controller ay tinatawag na kritikal na mode ng pagpapadaloy na kung saan ay tinatawag ding transitional mode o borderline conduction mode (BCM) na controller ay mga pagsasaayos ng mga circuit na maaaring matagpuan nang mabisa sa mga aplikasyon ng ilaw na electronics. Bagaman ang pagiging abala libre sa kakayahang magamit, ang mga kontroler na ito ay medyo mahal.

Ang sumusunod na diagram 1-8 ay nagpapakita ng isang regular na disenyo ng circuit ng CrM controller.

Kadalasan ang isang CrM controller PFC ay magtataglay ng ipinakita sa itaas na uri ng circuitry, na maaaring maunawaan sa tulong ng mga sumusunod na puntos:

Ang isang input ng isang sanggunian na multiplier yugto ay tumatanggap ng isang naaangkop na naka-dimensyong signal mula sa isang nauugnay na output ng amplifier ng error na mayroong isang mababang poste ng dalas.

Ang iba pang input ng multiplier ay maaaring makita na sumangguni sa isang nagpapatatag na DC clamp boltahe na nakuha mula sa isang naituwid na input ng linya ng AC.

Samakatuwid, ang resulta na output mula sa multiplier ay ang produkto ng kamag-anak DC mula sa error amp output at ang isinangguni na signal sa anyo ng buong alon AC sine pulses mula sa AC input.

Ang output na ito mula sa multiplier stage ay makikita rin sa anyo ng buong alon sine wave pulses ngunit naaangkop na na-scale pababa sa proporsyon ng inilapat na signal ng error (makakuha factor) na ginagamit bilang sanggunian para sa boltahe ng pag-input.

Ang amplitude ng signal ng mapagkukunang ito ay naaangkop na na-tweak upang maipatupad ang tamang tinukoy na average na lakas at upang matiyak ang isang maayos na kinokontrol na boltahe ng output.

Ang yugto na responsable para sa pagproseso ng kasalukuyang amplitude ay nagdudulot ng kasalukuyang daloy alinsunod sa output form ng alon mula sa multiplier, subalit ang linya ng dalas ng kasalukuyang signal amplitude (pagkatapos ng pag-aayos) ay maaaring asahan na kalahati ng sanggunian na ito mula sa multiplier stage .

Dito, maaaring maunawaan ang mga pagpapatakbo ng kasalukuyang paghuhubog ng circuitry tulad ng sumusunod:

Sumangguni sa diagram sa itaas, ang Vref ay nangangahulugang signal mula sa yugto ng multiplier, na karagdagang pinakain sa isa sa mga opamp ng isang kumpare na ang pangalawang input ay na-refer sa kasalukuyang signal ng waveform.

Sa switch ng kuryente, ang kasalukuyang kabuuan sa inductor ay dahan-dahang tumataas hanggang sa ang signal sa kabuuan ng shunt ay umabot sa antas ng Vref.

Pinipilit nito ang kumpare na baguhin ang output nito mula sa On hanggang OFF na ilipat ang OFF sa kapangyarihan sa circuit.

Sa sandaling nangyari ito ang boltahe na unti-unting dumidampi sa buong inductor ay nagsisimulang dahan-dahang bumaba patungo sa zero at sa sandaling mahawakan nito ang zero, ang opamp output ay babalik at muling lilipat, at ang ikot ay magpapatuloy sa pag-ulit.

Tulad ng ipinapahiwatig ng pangalan ng katangian sa itaas, ang pattern ng kontrol ng system ay hindi kailanman pinapayagan ang kasalukuyang inductor na mag-shoot sa itaas ng paunang natukoy na limitasyon sa mga nagpapatuloy at hindi natuloy na mga mode ng paglipat.

Ang pag-aayos na ito ay nakakatulong upang hulaan at kalkulahin ang ugnayan sa pagitan ng average na kasalukuyang rurok na antas ng nagresultang output mula sa opamp. Dahil ang tugon ay nasa anyo ng mga tatsulok na alon, ang average ng porma ng alon ay tiyak na nangangahulugang 50% ng mga aktwal na tuktok ng mga triangle na form ng alon.

Ipinapahiwatig nito na ang resulta ng average na halaga ng kasalukuyang signal ng mga tatsulok na alon ay magiging = Inductor kasalukuyang x R sense o ilagay lamang ang kalahati ng preset na antas ng sanggunian (Vref) ng opamp.

Ang dalas ng isang regulator na gumagamit ng prinsipyo sa itaas ay nakasalalay sa boltahe ng linya at kasalukuyang pag-load. Ang dalas ay maaaring mas mataas sa mas mataas na mga voltages ng linya at maaaring mag-iba habang nag-iiba ang input ng linya.

Frequency Clamp Critical Conduction Mode (FCCrM)

Sa kabila ng kasikatan nito sa iba't ibang mga pang-industriya na supply ng suplay ng kuryente na mga aplikasyon ng kontrol sa PFC, ipinaliwanag sa itaas ang CrM controller na nagsasangkot ng ilang mga likas na sagabal.

Ang pangunahing kapintasan ng ganitong uri ng aktibong kontrol ng PFC ay ang kawalang-tatag ng dalas na patungkol sa mga kondisyon sa linya at pag-load, na nagpapakita ng pagtaas ng dalas na may mas magaan na karga at mas mataas na mga boltahe ng linya, at tuwing tuwing papasok ang input ng sinewave sa mga zero na tawiran.

Kung ang isang pagtatangka ay ginawa upang maitama ang isyung ito sa pamamagitan ng pagdaragdag ng isang dalas ng clamp, nagreresulta sa isang output na may isang baluktot na kasalukuyang form ng alon, na tila hindi maiiwasan dahil sa ang katunayan na ang 'Ton' ay nananatiling hindi naayos para sa pamamaraang ito.

Gayunpaman ang pag-unlad ng isang kahaliling pamamaraan ay tumutulong upang makamit ang isang tunay na pagwawasto ng kadahilanan ng kuryente kahit sa discontinuous mode (DCM). Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ay maaaring pag-aralan sa Larawan sa ibaba at may mga kalakip na equation.

Sumangguni sa diagram sa itaas, ang kasalukuyang rurok ng coil ay maaaring masuri sa pamamagitan ng paglutas:

Ang average na kasalukuyang coil na may pagtukoy sa ikot ng paglipat (na kung saan ay karagdagang ipinapalagay bilang instant na linya ng kasalukuyang para sa ibinigay na cycle ng paglipat, dahil sa ang katunayan na ang dalas ng paglipat ay karaniwang mas mataas kaysa sa dalas ng linya kung saan nagaganap ang mga pagkakaiba-iba ng boltahe ng linya ), ay ipinahayag kasama ang pormula:

Ang pagsasama-sama ng nasa itaas na ugnayan at pagpapasimple ng mga term ay nagbibigay ng mga sumusunod:

Ang expression sa itaas ay malinaw na nagpapahiwatig at nagpapahiwatig na kung sakaling ang isang pamamaraan ay ipinatupad kung saan ang isang algorithm ay nag-iingat upang mapanatili ton. Motorsiklo / Tsw sa isang pare-pareho na antas, ito ay magbibigay-daan sa amin upang makamit ang isang kasalukuyang linya ng sinewave na may isang factor ng lakas ng pagkakaisa kahit sa hindi natuloy mode ng operasyon.

Bagaman ang mga pagsasaalang-alang sa itaas ay nagpapakita ng ilang natatanging mga benepisyo para sa iminungkahing pamamaraan ng DCM controller, tila hindi ito ang perpektong pagpipilian dahil sa nauugnay na mataas na kasalukuyang mga antas, tulad ng ipinakita sa sumusunod na talahanayan:

Upang makamit ang isang perpektong kundisyon ng PFC, ang isang makatuwirang diskarte ay upang ipatupad ang isang kundisyon kung saan ang DCM at ang mga mode ng operasyon ng Crm ay pinagsama para sa paggatas ng pinakamahusay sa dalawang katapat na ito.

Samakatuwid kapag ang mga kundisyon ng pag-load ay hindi mabigat at ang CrM ay tumatakbo sa isang mataas na dalas, ang circuit ay pupunta para sa isang DCM mode ng operasyon, at kung sakaling mataas ang kasalukuyang pag-load, pinapayagan na manatili ang kundisyon ng Crm upang ang kasalukuyang mga taluktok ay hindi may posibilidad na tawirin ang hindi kanais-nais na mataas na mga limitasyon.

Ang ganitong uri ng pag-optimize sa kabuuan ng dalawang iminungkahing mga mode ng kontrol ay maaaring pinakamahusay na mailarawan sa sumusunod na pigura kung saan ang mga benepisyo ng dalawang mga mode ng kontrol ay pinagsama para sa pagkamit ng pinaka-kanais-nais na mga solusyon.

Nagpapatuloy sa Mode ng Pag-aayos

Ang tuluy-tuloy na mode ng pagpapadaloy ng PFC ay maaaring maging tanyag sa mga disenyo ng SMPS dahil sa kanilang kakayahang umangkop na tampok at saklaw ng application at nauugnay na maraming pakinabang.

Sa mode na ito ang kasalukuyang tugatog ng stress ay pinananatili sa isang mas mababang antas na nagreresulta sa pinaliit na pagkawala ng paglipat sa loob ng mga kaugnay na mga bahagi, at saka ang input ripple ay naibigay sa isang minimal na antas na may isang pare-pareho na dalas, na kung saan ay nagbibigay-daan sa proseso ng pag-ayos ng mas simple para sa pareho.
Ang mga sumusunod na katangiang nauugnay sa uri ng CCM ng PFC ay kailangang talakayin nang medyo mas detalyado.

Pagkontrol sa Vrms2

Ang isa sa mga mahahalagang katangian na may pinaka disenyo ng PFC na unibersal na inilalapat ay ang sangguniang signal na kailangang maging isang steppe down na imitasyon ng naituwid na volage ng pag-input.

Ang pinaliit na naitama na katumbas ng boltahe ng pag-input ay sa wakas ay inilapat sa circuit para sa paghubog ng tamang form ng alon para sa kasalukuyang output.

Tulad ng tinalakay sa itaas, ang isang multiplier circuit yugto ay karaniwang ginagamit para sa operasyong ito, ngunit alam natin na ang isang multiplier circuit yugto ay maaaring medyo mas epektibo kaysa sa isang tradisyunal na twn-input multiplier system.

Ang isang klasikong halimbawa ng layout ay nasaksihan sa Larawan sa ibaba na nagpapakita ng isang tuluy-tuloy na diskarte sa PFC mode.

Tulad ng nakikita, narito ang boost converter ay na-trigger sa tulong ng isang average na kasalukuyang-mode PWM, na nagiging responsable para sa pag-dimensyon ng kasalukuyang inductor (kasalukuyang pag-input para sa converter), na may pagsangguni sa kasalukuyang signal ng utos, V (i) , na maaaring makita bilang pinaliit na katumbas ng input boltahe V (in) sa isang proporsyon ng VDIV.

Ito ay ipinatupad sa pamamagitan ng paghati ng signal ng boltahe ng error sa parisukat ng signal ng input boltahe (kininis ng capacitor Cf, upang lumikha ng isang pinasimple na kadahilanan sa pag-scale na may sanggunian sa antas ng input na boltahe).

Bagaman maaari mong makita itong medyo mahirap upang makita ang signal ng error na hinati sa square ng input boltahe, ang dahilan sa likod ng panukalang ito ay upang lumikha ng isang loop gain (o isang pansamantalang nakasalalay na tugon) na maaaring hindi batay sa boltahe ng pag-input nagpapalitaw

Ang pag-square ng boltahe sa denominator ay nag-neutralize sa halaga ng Vsin kasama ang paglipat ng pag-andar ng PWM control (ang proporsyonalidad ng kasalukuyang slope ng grap ng inducror na may input boltahe).

Gayunpaman ang isang kabiguan ng pormang ito ng PFC ay ang kakayahang umangkop ng multiplier, na pinipilit ang yugto na ito na maging medyo hindi nakadisenyo lalo na ang mga seksyon ng paghawak ng kuryente ng circuit, upang mapanatili ang kahit na mga pinakapangit na sitwasyon sa pagwawaldas ng kuryente.

Average na Kasalukuyang Pagkontrol sa Mode

Sa figure sa itaas maaari nating makita kung paano ang signal ng sangguniang ginawa mula sa multiplier V (i) ay nangangahulugang ang hugis ng waveform, at ang saklaw ng pag-scale ng kasalukuyang input ng PFC.

Ang ipinahiwatig na yugto ng PWM ay magiging responsable ng pagtiyak sa isang average na kasalukuyang pag-input na maging pareho sa halaga ng sanggunian. Ang pamamaraan ay naisagawa sa pamamagitan ng isang average na kasalukuyang yugto ng mode ng controller, tulad ng makikita sa figure na ibinigay sa ibaba.

Ang average na kasalukuyang kontrol ng mode ay karaniwang naka-configure upang makontrol ang average na kasalukuyang (input / output) na may pagsangguni sa control signal Icp, na siya namang nilikha sa pamamagitan ng paggamit ng isang mababang dalas ng DC loop sa pamamagitan ng isang error amplifier circuit yugto, at ito ay walang anuman. ang katumbas na kasalukuyang naaayon sa signal Vi na ipinakita sa naunang pigura dito.

Ang yugto ng kasalukuyang amplifier ay gumagana bilang isang kasalukuyang integrator pati na rin isang error amplifier, upang makontrol ang hugis ng waveform, samantalang ang Icp signal na nabuo sa buong Rcp ay magiging responsable para sa pagpapatupad ng DC input boltahe control.

Upang matiyak ang isang linear na tugon mula sa kasalukuyang amplifier, ang input nito ay kinakailangan upang maging katulad, na nangangahulugang ang potensyal na pagkakaiba na nabuo sa buong R (shunt) ay kailangang maging katulad ng boltahe na nabuo sa paligid ng Rcp, dahil wala kaming DC sa pamamagitan ng nono-inverting na resistor ng resistor ng kasalukuyang amplifier.

Ang output na nabuo ng kasalukuyang amplifier ay dapat na isang 'mababang dalas' na signal ng error depende sa average na kasalukuyang shunt ng shunt, pati na rin ang signal mula sa Isp.

Ngayon ang isang oscillator ay bumubuo ng isang signal ng sawtooth na ginagamit para sa paghahambing ng nasa itaas na signal kasama nito, tulad ng ginagawa sa disenyo ng control mode ng boltahe.

Nagreresulta ito sa paglikha ng mga PWM na tinutukoy sa pamamagitan ng paghahambing sa nabanggit sa itaas na dalawang signal.

Mga advanced na Solusyong PFC

Ang iba't ibang mga pamamaraan ng mga kontrol ng PFC tulad ng tinalakay sa itaas (CrM, CCM, DCM) at ang kanilang mga pagkakaiba-iba ay nagbibigay sa mga taga-disenyo ng iba't ibang mga pagpipilian ng pag-configure ng mga circuit ng PFC.

Gayunpaman sa kabila ng mga pagpipiliang ito, ang pare-pareho na paghahanap para makamit ang mas mahusay at mas advanced na mga module sa mga tuntunin ng kahusayan ay naging posible para sa mas sopistikadong mga disenyo na masuri para sa mga application na ito.

Tatalakayin namin ang higit pa tungkol dito dahil ang artikulong ito ay na-update na may pinakabagong paksa.