Sirkuit Koreksi Faktor Daya (PFC) - Tutorial

Coba Instrumen Kami Untuk Menghilangkan Masalah





Posting merinci berbagai metode konfigurasi sirkuit koreksi faktor daya atau sirkuit PFC dalam desain SMPS, dan menjelaskan opsi praktik terbaik untuk topologi ini sehingga sesuai dengan pedoman pembatasan PFC modern.

Merancang sirkuit catu daya yang efisien tidak pernah semudah ini, namun seiring berjalannya waktu, para peneliti telah mampu memecahkan sebagian besar masalah yang mengkhawatirkan, dan pada saat yang sama desain SMP modern juga dioptimalkan dengan hasil terbaik, terima kasih kepada standar peraturan yang muncul yang memainkan peran penting dalam menerapkan parameter kualitas yang lebih ketat untuk unit catu daya modern.



Pedoman PFC

Pembatasan kualitas catu daya modern ditetapkan dengan cukup agresif, secara kolektif atas upaya produsen, pemasok, dan badan pengatur terkait lainnya.

Di antara banyak parameter kualitas yang ditetapkan untuk desain catu daya modern, koreksi koreksi faktor daya (PFC) yang sebenarnya dalam bentuk pembatalan harmonis telah dinyatakan sebagai persyaratan wajib oleh aturan IEC 61000-3-2.



Karena desainer ini terpaksa menghadapi tantangan yang lebih berat dalam merancang tahap koreksi faktor daya dalam desain catu daya mereka untuk memenuhi undang-undang modern yang ketat ini, dan dengan catu daya yang semakin tangguh dengan spesifikasi dan jangkauan aplikasinya, penataan sirkuit PFC yang tepat tidak menjadi lebih mudah bagi banyak pabrikan di arena.

Tutorial yang disajikan secara khusus didedikasikan untuk semua asosiasi dan profesional yang bergerak di bidang manufaktur atau merancang SMPS flyback untuk memfasilitasi mereka dengan desain dan perhitungan PFC yang paling ideal sesuai kebutuhan masing-masing.

Diskusi yang termasuk dalam tutorial ini akan membantu Anda merancang sirkuit PFC bahkan untuk unit yang sangat besar dalam kisaran hingga 400 watt, 0,75 amp.

Pembaca juga akan mendapatkan kesempatan untuk belajar tentang memilih konverter terisolasi satu tahap yang juga termasuk driver LED. Tutorial dan instruksi desain langkah demi langkah bersama dengan perbandingan tingkat sistem, banyak desainer yang secara aktif terlibat dalam bidang elektronika daya akan tercerahkan melakukan pendekatan yang paling optimal untuk kebutuhan aplikasi spesifik mereka

Tujuan Koreksi Faktor Daya

Pengoptimalan sirkuit koreksi faktor daya dalam unit SMPS (catu daya mode sakelar) modern dapat berkembang di masa lalu karena munculnya sejumlah sirkuit terintegrasi (IC) yang relevan, yang memungkinkan untuk meletakkan berbagai desain PFC yang memiliki spesifikasi khusus. mode operasi dan dengan kemampuan penanganan tantangan individu.

Dengan peningkatan kisaran topologi SMP, kompleksitas dalam perancangan dan implementasi PFC juga diperburuk saat ini.

Dalam tutorial pertama kita akan belajar mengenai detail operasional dari desain yang paling disukai oleh para profesional dalam melakukan koreksi.

Pada dasarnya, koreksi faktor daya membantu mengoptimalkan arus masukan dalam catu daya off-line sehingga dapat meningkatkan daya nyata dari masukan utama yang tersedia.

Sesuai persyaratan normal, peralatan listrik yang diberikan harus meniru dirinya sendiri sebagai beban yang memiliki resistivitas murni, sehingga memungkinkannya memiliki konsumsi daya reaktif nol.

Kondisi ini mengakibatkan pembangkitan arus harmonisa masukan yang hampir nol, dengan kata lain memungkinkan arus yang dikonsumsi sejajar dengan sempurna sefasa dengan tegangan catu masukan yang normalnya berupa gelombang sinus.

Pencapaian ini memfasilitasi alat untuk mengonsumsi 'daya nyata' dari sumber listrik pada tingkat yang paling optimal dan efisien, yang pada akhirnya akan meminimalkan pemborosan listrik dan meningkatkan efisiensinya.

Penggunaan listrik yang efektif ini tidak hanya membantu alat untuk menampilkan dirinya dengan cara yang paling efisien tetapi juga untuk perusahaan utilitas dan peralatan modal yang terlibat untuk proses tersebut.

Fitur di atas selanjutnya memungkinkan saluran listrik bebas dari harmonisa dan interferensi yang dihasilkan di seluruh perangkat dalam jaringan.

Terlepas dari keuntungan yang disebutkan di atas, termasuk PFC dalam unit catu daya modern juga untuk memenuhi persyaratan peraturan yang ditetapkan di Eropa dan Jepang dengan IEC61000-3-2 yang harus memenuhi syarat semua peralatan listrik.

Kondisi yang disebutkan di atas telah diatur untuk sebagian besar peranti elektronik yang mungkin memiliki pengenal di atas 75 watt di bawah standar peralatan Kelas D atau yang bahkan lebih tinggi, dengan menetapkan amplitudo tertinggi dari harmonik frekuensi saluran yang berkisar hingga harmonik ke-39.

Selain standar ini, PFC juga digunakan untuk memastikan efisiensi lain seperti Energy Star 5.0 vital untuk komputer, dan Energy Star 2.0 untuk sistem Catu Daya dan perangkat TV sejak 2008.

Definisi Faktor Daya

PFC atau Koreksi faktor daya dapat didefinisikan sebagai rasio daya nyata terhadap daya semu, dan dinyatakan sebagai:

PF = Kekuatan Nyata / Kekuatan Semu, di mana Kekuatan Nyata dinyatakan
Watts, sementara Apparent Power diekspresikan dalam VA.

Dalam ungkapan ini daya nyata ditentukan sebagai rata-rata produk sesaat dari arus dan tegangan melintasi fase atau siklus, sedangkan daya semu dianggap sebagai nilai RMS dari arus dikalikan tegangan.

Ini menunjukkan bahwa setiap kali pasangan arus dan tegangan adalah sinusoidal dan sefasa satu sama lain, faktor daya yang dihasilkan adalah 1,0.

Namun, pada kondisi arus, parameter tegangan bersifat sinusoidal tetapi tidak dalam fasa, menimbulkan faktor daya yaitu cosinus dari sudut fasa.

Kondisi faktor daya yang dijelaskan di atas berlaku dalam kasus di mana tegangan dan arus keduanya adalah gelombang sinus murni, sehubungan dengan situasi di mana beban yang menyertainya terdiri dari komponen resistif, induktif dan kapasitif yang mungkin semuanya bersifat non-linier, itu tidak menyesuaikan dengan parameter arus dan tegangan input.

Topologi SMPS biasanya memasukkan impedansi non-linier ke dalam saluran listrik karena sifat rangkaian yang dijelaskan di atas.

Cara Kerja SMP

Sirkuit SMPS pada dasarnya mencakup tahap penyearah pada input yang bisa berupa setengah gelombang atau penyearah gelombang penuh dan kapasitor filter pelengkap untuk menahan tegangan yang diperbaiki di atasnya ke level puncak gelombang sinus suplai input sampai waktu puncak berikutnya. gelombang sinus muncul dan mengulangi siklus pengisian kapasitor ini, menghasilkan tegangan konstan puncak yang diperlukan di atasnya.

Proses pengisian kapasitor pada setiap siklus puncak AC menuntut input yang harus dilengkapi dengan arus yang cukup untuk memenuhi konsumsi beban SMPS, di antara interval puncak ini.

Siklus diimplementasikan dengan membuang arus besar ke kapasitor secara cepat, yang diterapkan ke beban melalui pengosongan sampai siklus puncak berikutnya tiba.

Untuk pola pengisian dan pengosongan yang tidak merata ini, disarankan agar arus pulsa dari kapasitor diberi nilai 15% lebih tinggi dari kebutuhan rata-rata beban.

untuk kapasitor PFC dinilai 15% lebih tinggi dari kebutuhan rata-rata beban

Kita dapat melihat pada gambar di atas bahwa meskipun jumlah distorsi yang signifikan, tegangan dan parameter arus tampaknya sefase satu sama lain.

Namun jika kita menerapkan istilah 'cosinus sudut fasa' di atas akan menimbulkan kesimpulan yang salah mengenai catu daya yang memiliki faktor daya 1,0

Bentuk gelombang atas dan bawah menunjukkan jumlah konten harmonik arus.

Di sini 'konten harmonik fundamental' ditunjukkan dengan perbandingan dengan amplitudo 100%, sedangkan harmonik yang lebih tinggi disajikan sebagai persentase tambahan dari amplitudo fundamental.

Namun karena daya nyata hanya ditentukan oleh komponen fundamental, sedangkan harmonik tambahan lainnya hanya mewakili daya semu, faktor daya sebenarnya mungkin kurang dari 1,0.

Kami menyebut penyimpangan ini dengan istilah faktor distorsi yang secara fundamental bertanggung jawab untuk memunculkan faktor daya non-kesatuan dalam unit SMPS.

Ekspresi Kekuatan Nyata dan Nyata

Ekspresi umum yang membahas hubungan antara daya nyata dan daya semu dapat diberikan sebagai berikut:

hubungan antara daya nyata dan daya semu

Dimana cosΦ membentuk faktor perpindahan yang muncul dari sudut fase Φ antara bentuk gelombang arus / tegangan dan cosΦ menandakan faktor distorsi.

sudut Φ antara bentuk gelombang arus / tegangan

Mengacu pada diagram di bawah ini, kita dapat menyaksikan situasi yang menunjukkan koreksi faktor daya yang sempurna.

koreksi faktor daya yang sempurna.

Kita dapat melihat bahwa di sini bentuk gelombang arus cukup ideal mereplikasi bentuk gelombang tegangan karena keduanya tampaknya berjalan dalam fase dan sinkron satu sama lain.

Oleh karena itu di sini harmonisa arus masukan dapat diasumsikan hampir nol.

Koreksi Faktor Daya Vs Pengurangan Harmonik

Melihat ilustrasi sebelumnya, terbukti bahwa faktor daya dan harmonisa rendah bekerja selaras satu sama lain.

Secara umum dianggap bahwa jika batas untuk masing-masing harmonik diuraikan dapat membantu membatasi kontaminasi arus masukan dalam saluran listrik dengan cara menghilangkan gangguan arus yang mengganggu dengan peralatan lain di sekitarnya.

Oleh karena itu, sementara pemrosesan arus masukan dapat disebut sebagai 'koreksi faktor daya', besaran keluaran penyempurnaan berpikir bahwa pemrosesan ini dipahami sebagai konten harmonis sesuai pedoman internasional.

Untuk topologi SMPS, biasanya elemen perpindahan kira-kira satu kesatuan, yang menimbulkan hubungan berikut antara faktor daya dan distorsi harmonik.

hubungan antara faktor daya dan distorsi harmonik.

Dalam ekspresi, THD mewakili Distorsi Harmonik Total sebagai jumlah kuadrat dari harmonik berbahaya di atas konten fundamental, yang menyatakan bobot relatif dari konten harmonik terkait dengan referensi ke padanan fundamental. Persamaan lainnya mengaitkan angka absolut dari THD dan bukan dalam proporsi%, yang menyatakan bahwa THD pada dasarnya harus nol untuk membuat PF kesatuan.

Jenis Koreksi Faktor Daya

Karakteristik bentuk gelombang input pada gambar di atas menunjukkan tipe koreksi faktor daya 'aktif' untuk perangkat SMPS yang diperkenalkan di antara konfigurasi penyearah input dan kapasitor filter, dan melalui sirkuit terintegrasi PFC yang mengontrol proses bersama dengan sirkuit terkait untuk memastikan bahwa arus masukan secara kohesif mengikuti bentuk gelombang tegangan masukan.

Jenis pemrosesan ini dapat dianggap sebagai jenis PFC yang paling umum digunakan di sirkuit SMPS modern, seperti yang dapat disaksikan pada gambar di bawah ini.

Karena itu, sama sekali tidak wajib bahwa hanya versi 'aktif' yang menggunakan IC, dan semikonduktor yang digunakan untuk PFC yang diusulkan, semua bentuk desain lain yang dapat menjamin jumlah PFC yang wajar di bawah peraturan yang ditetapkan biasanya diterima.

Telah diketahui bahwa pada kenyataannya induktor tunggal yang menggantikan posisi pasangan “aktif” mampu dengan cukup memuaskan menolak harmonisa dengan mengontrol puncak dan dengan mendistribusikan arus secara seragam dalam sinkronisasi dengan tegangan masukan dengan cukup efisien.

Desain PFC Pasif

Namun bentuk kontrol PFC pasif ini dapat menuntut induktor inti besi yang sangat besar dan oleh karena itu dapat digunakan untuk aplikasi di mana kekompakan bukanlah persyaratan yang penting. (halaman 12)

Induktor tunggal pasif bisa menjadi solusi cepat untuk PFC tetapi untuk aplikasi dengan watt tinggi ukurannya bisa mulai menjadi tidak menarik karena dimensinya yang terlalu besar.

Pada grafik di bawah ini kita dapat menyaksikan karakteristik input dari tiga bilangan varian PC SMPS 250 watt, masing-masing mewakili bentuk gelombang arus pada faktor skala ekuivalen.

Kita dapat dengan mudah melihat bahwa hasil yang diperoleh dari PFC berbasis induktor pasif adalah puncak arus 33% lebih tinggi, dibandingkan dengan rekan filter PFC aktif.

Meskipun ini mungkin dapat melewati standar IEC61000-3-2, itu pasti tidak akan setara dengan aturan persyaratan 0.9PF yang lebih ketat baru-baru ini, dan akan gagal dalam tingkat penerimaan QC, yang ditetapkan sesuai standar baru ini.

Diagram Blok Dasar

Diagram blok PFC

Karena tren pasar elektronik yang sedang berlangsung di mana kita dapat melihat biaya tembaga meningkat seiring dengan peningkatan proses inti magnet dan pengenalan bahan semikonduktor modern yang jauh lebih murah, tidak mengherankan jika kita memperhatikan pendekatan PFC aktif. menjadi sangat populer daripada pasangan pasif.

Dan tren ini dapat dianggap tumbuh lebih kuat di masa mendatang, menghadirkan solusi PFC yang semakin maju dan ditingkatkan untuk banyak desainer dan produsen SMPS.

Membandingkan Harmonik Jalur Input dengan Standar IEC610003-2

Membandingkan Harmonik Jalur Input dengan Standar IEC610003-2

Pada Gambar di bawah kita dapat melihat jejak dari tiga hasil SMP 250 watt PC terpisah dengan mengacu pada batasan IEC6000-3-2. Batasan yang ditunjukkan berlaku untuk semua gadget kelas D seperti PC, TV, dan monitornya.

Batas konten harmonik yang ditampilkan ditetapkan sesuai dengan daya input perangkat. Untuk produk yang berkaitan dengan lampu seperti lampu LED, lampu CFL, batasan kelas C biasanya diikuti, yang identik dengan batas watt inputnya.

Produk elektronik non-konvensional lainnya mendapati batas PFC mereka disetel secara proporsional dengan daya masukan minimum 600 watt.

Jika kita melihat jejak PFC pasif, kita merasa hampir tidak sesuai dengan batas batasan yang ditetapkan, hanya situasi sentuh dan pergi (pada harmonik no3)

Nomor harmonik PFC

Menganalisis Fitur PFC Pasif

Pada gambar berikut kita dapat melihat contoh klasik rangkaian PFC pasif yang dirancang untuk catu daya PC tradisional. Hal penting di sini adalah koneksi keran pusat induktor PFC dengan tegangan input saluran input.

Sementara dalam mode pemilihan 220V (sakelar terbuka), seluruh dua bagian induktor diterapkan dengan jaringan penyearah yang bekerja seperti rangkaian penyearah jembatan penuh.

Namun dalam mode 110V (sakelar tutup), hanya 50% atau setengah dari kumparan yang digunakan melalui bagian sisi kiri kumparan yang diimplementasikan sedangkan bagian penyearah sekarang diubah menjadi rangkaian pengganda penyearah setengah gelombang.

Karena pemilihan 220V terikat untuk menghasilkan sekitar 330V setelah penyearah gelombang penuh, ini membentuk input bus untuk SMP dan memiliki kemungkinan berfluktuasi secara signifikan sesuai dengan tegangan saluran input.

Contoh Diagram Sirkuit

contoh rangkaian PFC

Meskipun desain PFC pasif ini mungkin terlihat cukup sederhana dan mengesankan dengan kinerjanya, ini mungkin menunjukkan beberapa kelemahan penting.

Seiring dengan sifat PFC yang besar, dua hal lain yang memengaruhi kinerjanya adalah yang pertama, dimasukkannya sakelar mekanis yang membuat sistem rentan terhadap kemungkinan kesalahan manusia saat mengoperasikan unit, dan juga masalah keausan yang terkait.

Kedua, tegangan saluran yang tidak distabilkan menghasilkan inefisiensi relatif di depan efektivitas biaya dan akurasi konversi daya DC ke DC yang terkait dengan keluaran PFC.

Pengontrol Mode Konduksi Kritis (CrM)

Tahap pengontrol yang disebut mode konduksi kritis yang juga disebut sebagai mode transisi atau mode konduksi batas (BCM) pengontrol adalah konfigurasi rangkaian yang dapat ditemukan secara efektif digunakan dalam aplikasi elektronik pencahayaan. Meskipun tidak merepotkan dengan kegunaannya, pengontrol ini relatif mahal.

Diagram 1-8 berikut menunjukkan desain rangkaian pengontrol CrM biasa.

Pengontrol CrM PFC

Biasanya pengontrol CrM PFC akan memiliki jenis sirkuit yang ditunjukkan di atas, yang dapat dipahami dengan bantuan poin-poin berikut:

Suatu masukan dari tahap pengali referensi menerima sinyal yang berdimensi tepat dari keluaran penguat kesalahan terkait yang memiliki kutub frekuensi rendah.

Input lain dari pengali dapat dilihat dengan referensi tegangan penjepit DC stabil yang diekstraksi dari input saluran AC yang diperbaiki.

Dengan demikian, output yang dihasilkan dari pengali adalah produk DC relatif dari output amp error dan sinyal yang direferensikan dalam bentuk pulsa sinus AC gelombang penuh dari input AC.

Keluaran dari tahap pengali ini dapat dilihat juga dalam bentuk pulsa gelombang sinus gelombang penuh tetapi diperkecil secara tepat sebanding dengan sinyal kesalahan yang diterapkan (faktor penguatan) yang digunakan sebagai acuan untuk tegangan masukan.

Amplitudo sinyal dari sumber ini disesuaikan dengan tepat untuk menerapkan daya rata-rata yang ditentukan dengan benar dan untuk memastikan tegangan keluaran yang diatur dengan benar.

Tahap yang bertanggung jawab untuk memproses amplitudo arus menyebabkan arus mengalir sesuai dengan bentuk gelombang keluaran dari pengali, namun amplitudo sinyal arus frekuensi jalur (setelah penghalusan) mungkin diharapkan menjadi setengah dari referensi ini dari tahap pengali. .

Di sini, operasi dengan rangkaian pembentuk arus dapat dipahami sebagai berikut:

sirkuit pembentuk arus

Mengacu pada diagram di atas, Vref berarti sinyal yang keluar dari tahap pengali, yang selanjutnya diumpankan ke salah satu opamp komparator yang masukan keduanya direferensikan dengan sinyal bentuk gelombang saat ini.

Pada sakelar daya, arus yang melintasi induktor perlahan meningkat sampai sinyal yang melintasi shunt mencapai level Vref.

Ini memaksa komparator untuk mengubah outputnya dari On ke OFF mematikan daya ke sirkuit.

Segera setelah ini terjadi, tegangan yang secara bertahap melewati induktor mulai turun perlahan menuju nol dan begitu menyentuh nol, output opamp kembali dan menyala lagi, dan siklus terus berulang.

Seperti yang ditunjukkan oleh nama karakteristik di atas, pola kontrol sistem tidak pernah memungkinkan arus induktor untuk menembak di atas batas yang telah ditentukan melintasi mode pengalihan kontinu dan terputus.

Susunan ini membantu untuk memprediksi dan menghitung hubungan antara tingkat arus puncak rata-rata output yang dihasilkan dari opamp. Karena respons dalam bentuk gelombang segitiga, rata-rata bentuk gelombang menandakan tepat 50% dari puncak bentuk gelombang segitiga yang sebenarnya.

Ini menyiratkan bahwa nilai rata-rata yang dihasilkan dari sinyal arus gelombang segitiga akan = Arus induktor x R sense atau hanya menempatkan setengah dari tingkat referensi preset (Vref) dari opamp.

Frekuensi regulator yang menggunakan prinsip di atas akan tergantung pada tegangan saluran dan arus beban. Frekuensi bisa jauh lebih tinggi pada tegangan saluran yang lebih tinggi dan dapat bervariasi karena masukan saluran bervariasi.

Mode Konduksi Kritis Terkunci Frekuensi (FCCrM)

Terlepas dari popularitasnya dalam berbagai aplikasi kontrol PFC catu daya industri, pengontrol CrM yang dijelaskan di atas melibatkan beberapa kelemahan yang melekat.

Kelemahan utama dari jenis kontrol PFC aktif ini adalah ketidakstabilan frekuensinya sehubungan dengan kondisi saluran dan beban, yang menunjukkan peningkatan frekuensi dengan beban yang lebih ringan dan tegangan saluran yang lebih tinggi, dan juga setiap kali gelombang sinus masukan mendekati persimpangan nol.

Jika suatu upaya dilakukan untuk memperbaiki masalah ini dengan menambahkan penjepit frekuensi, menghasilkan keluaran dengan bentuk gelombang arus yang terdistorsi, yang tampaknya tak terelakkan karena fakta bahwa 'Ton' tetap tidak disesuaikan untuk prosedur ini.

menambahkan penjepit frekuensi

Namun pengembangan teknik alternatif membantu mencapai koreksi faktor daya yang sebenarnya bahkan dalam mode terputus-putus (DCM). Prinsip operasi dapat dipelajari pada Gambar di bawah dan dengan persamaan terlampir.

Mengacu pada diagram di atas, arus puncak kumparan dapat dievaluasi dengan menyelesaikan:

arus puncak kumparan

Arus kumparan rata-rata dengan mengacu pada siklus switching (yang juga diasumsikan sebagai arus saluran sesaat untuk siklus switching yang diberikan, karena fakta bahwa frekuensi switching biasanya lebih tinggi daripada frekuensi saluran tempat variasi tegangan saluran terjadi ), diekspresikan dengan rumus:

Menggabungkan hubungan di atas dan penyederhanaan istilah memberikan yang berikut:

Ekspresi di atas dengan jelas menunjukkan dan menyiratkan bahwa jika suatu metode diimplementasikan di mana algoritme berhati-hati untuk mempertahankan ton.tcycle / Tsw pada tingkat konstan, itu akan memungkinkan kita untuk mencapai arus gelombang sinus yang memiliki faktor daya persatuan bahkan dalam diskontinu modus operasi.

Meskipun pertimbangan di atas mengungkapkan beberapa manfaat berbeda untuk teknik pengontrol DCM yang diusulkan, ini tampaknya bukan pilihan ideal karena tingkat arus puncak tinggi yang terkait, seperti yang ditunjukkan dalam tabel berikut:

manfaat yang berbeda untuk teknik pengontrol DCM yang diusulkan

Untuk mencapai kondisi PFC yang ideal, pendekatan yang masuk akal adalah dengan menerapkan kondisi di mana mode operasi DCM dan Crm digabungkan untuk menghasilkan yang terbaik dari kedua mitra ini.

Oleh karena itu ketika kondisi beban tidak berat dan CrM berjalan pada frekuensi tinggi, rangkaian berjalan untuk mode operasi DCM, dan jika arus beban tinggi, kondisi Crm dibiarkan tetap sehingga puncak arus melakukan tidak cenderung melewati batas tinggi yang tidak diinginkan.

Jenis pengoptimalan di dua mode kontrol yang disarankan ini dapat divisualisasikan paling baik dalam gambar berikut di mana manfaat dari dua mode kontrol digabungkan untuk mencapai solusi yang paling diinginkan.

mode konduksi kontinyu dari PFC

Melanjutkan Mode Konduksi

Mode konduksi kontinu PFC bisa menjadi sangat populer dalam desain SMP karena fitur dan jangkauan aplikasi yang fleksibel serta beberapa keuntungan terkait.

Dalam mode ini tegangan puncak saat ini dipertahankan pada tingkat yang lebih rendah sehingga meminimalkan kerugian switching dalam komponen yang relevan, dan selanjutnya riak masukan diberikan pada tingkat minimal dengan frekuensi yang relatif konstan, yang pada gilirannya memungkinkan proses penghalusan menjadi lebih sederhana untuk sama.
Atribut berikut yang terkait dengan tipe CCM dari PFC perlu didiskusikan lebih lanjut.

Kontrol Vrms2

Salah satu atribut penting dengan sebagian besar desain PFC yang diterapkan secara universal adalah sinyal referensi yang harus berupa tiruan steppe down dari volume masukan yang diperbaiki.

Setara yang diminimalkan dari tegangan input ini akhirnya diterapkan dalam rangkaian untuk membentuk bentuk gelombang yang benar untuk arus keluaran.

Seperti dibahas di atas, tahap rangkaian pengali biasanya digunakan untuk operasi ini, tetapi seperti yang kita ketahui bahwa tahap rangkaian pengali bisa relatif lebih hemat biaya daripada sistem pengali input-twn tradisional.

Contoh tata letak klasik dapat dilihat pada Gambar di bawah ini yang menunjukkan pendekatan PFC mode kontinu.

Seperti yang dapat dilihat, di sini konverter boost dipicu dengan bantuan PWM mode arus rata-rata, yang bertanggung jawab untuk menentukan dimensi arus induktor (arus input untuk konverter), dengan mengacu pada sinyal arus perintah, V (i) , yang dapat dilihat sebagai ekuivalen yang diperkecil dari tegangan input V (in) ke proporsi VDIV.

Ini diimplementasikan dengan membagi sinyal tegangan kesalahan dengan kuadrat dari sinyal tegangan input (dihaluskan oleh kapasitor Cf, untuk membuat faktor skala yang disederhanakan dengan mengacu pada level tegangan input).


Meskipun Anda mungkin merasa agak canggung untuk melihat sinyal kesalahan dibagi dengan kuadrat tegangan input, alasan di balik pengukuran ini adalah untuk membuat gain loop (atau respons dependen transien) yang mungkin tidak didasarkan pada tegangan input. memicu.

Kuadratkan tegangan pada penyebut dinetralkan dengan nilai Vsin bersama dengan fungsi transfer dari kontrol PWM (proporsionalitas kemiringan grafik arus induksi dengan tegangan input).

Namun satu kelemahan dari bentuk PFC ini adalah fleksibilitas pengganda, yang memaksa tahap ini untuk sedikit didesain secara berlebihan terutama pada bagian penanganan daya dari rangkaian, sehingga dapat menopang bahkan skenario pembuangan daya yang terburuk sekalipun.

Kontrol Mode Arus Rata-rata

Pada gambar di atas kita dapat melihat bagaimana sinyal referensi yang dihasilkan dari pengali V (i) menandakan bentuk gelombang, dan rentang skala arus masukan PFC.

Tahap PWM yang ditunjukkan bertanggung jawab untuk memastikan arus input rata-rata menjadi setara dengan nilai referensi. Prosedur ini dijalankan melalui tahap pengontrol mode arus rata-rata, seperti yang dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

Kontrol Mode Arus Rata-rata

Kontrol mode arus rata-rata pada dasarnya dikonfigurasi untuk mengatur arus rata-rata (input / output) dengan mengacu pada sinyal kontrol Icp, yang pada gilirannya dibuat dengan menggunakan loop DC frekuensi rendah melalui tahap rangkaian penguat kesalahan, dan ini tidak lain adalah arus ekivalen yang sesuai dengan sinyal Vi yang ditunjukkan pada gambar sebelumnya untuk ini.

Penguat arus panggung berfungsi sebagai integrator arus serta penguat kesalahan, untuk mengatur bentuk gelombang, sedangkan sinyal Icp yang dihasilkan melintasi Rcp menjadi bertanggung jawab untuk melaksanakan kontrol tegangan input DC.

Untuk memastikan respons linier dari penguat arus, inputnya harus serupa, yang berarti perbedaan potensial yang dihasilkan di R (shunt) harus serupa dengan tegangan yang dihasilkan di sekitar Rcp, karena kita tidak dapat memiliki DC melalui masukan resistor nono-inverting dari penguat arus.

Output yang dihasilkan oleh penguat arus seharusnya menjadi sinyal kesalahan 'frekuensi rendah' tergantung pada arus rata-rata shunt, serta sinyal dari Isp.

Sekarang osilator menghasilkan sinyal gigi gergaji yang digunakan untuk membandingkan sinyal di atas dengannya, seperti yang dilakukan dengan desain kontrol mode tegangan.

Ini menghasilkan kreasi PWM yang ditentukan dengan membandingkan dua sinyal yang disebutkan di atas.

Solusi PFC Tingkat Lanjut

Berbagai metode kontrol PFC seperti yang dibahas di atas (CrM, CCM, DCM) dan variannya memberi desainer berbagai opsi untuk mengkonfigurasi sirkuit PFC.

Namun terlepas dari opsi ini, pencarian yang konsisten untuk mencapai modul yang lebih baik dan lebih maju dalam hal efisiensi telah memungkinkan desain yang lebih canggih untuk didiagnosis untuk aplikasi ini.

Kami akan membahas lebih lanjut tentang ini karena artikel ini diperbarui dengan topik terbaru.




Sepasang: Cara Memilih Pengisi Daya yang Tepat untuk Baterai Li-Ion Berikutnya: Sirkuit Solar E. Rickshaw