Circuito di correzione del fattore di potenza (PFC) - Tutorial

Il post descrive in dettaglio i diversi metodi di configurazione di un circuito di correzione del fattore di potenza o di un circuito PFC nei progetti SMPS e spiega le opzioni di best practice per queste topologie in modo che siano conformi alle moderne linee guida di restrizione PFC.

Progettare circuiti di alimentazione efficienti non è mai stato facile, tuttavia nel corso del tempo i ricercatori sono stati in grado di risolvere la maggior parte dei problemi relativi, e quasi nella stessa linea anche i moderni progetti SMPS vengono ottimizzati con i migliori risultati possibili, grazie a gli standard normativi emergenti che hanno svolto un ruolo importante nell'implementazione di parametri di qualità più severi per le moderne unità di alimentazione.

Linee guida PFC

Le moderne restrizioni sulla qualità degli alimentatori sono stabilite in modo abbastanza aggressivo, collettivamente dagli sforzi dei produttori, dei fornitori e di altri organi di governo interessati.

Tra i molti parametri di qualità previsti per i moderni modelli di alimentatori, la correzione del fattore di potenza (PFC) che si presenta effettivamente sotto forma di cancellazione delle armoniche è stata dichiarata come requisito obbligatorio dalle norme IEC 61000-3-2.

Per questo motivo i progettisti sono costretti ad affrontare sfide più difficili nella progettazione degli stadi di correzione del fattore di potenza nei loro progetti di alimentazione al fine di soddisfare queste rigorose leggi moderne e con gli alimentatori che diventano sempre più formidabili con le sue specifiche e la gamma di applicazioni, strutturando circuiti PFC adeguati non sta diventando più facile per i molti produttori nell'arena.

I tutorial presentati sono appositamente dedicati a tutte quelle associazioni e professionisti che si occupano della produzione o progettazione di SMPS flyback per facilitarli con i progetti e i calcoli PFC più ideali secondo le loro esigenze individuali.

Le discussioni incluse in questi tutorial ti aiuteranno a progettare circuiti PFC anche per unità notevolmente grandi nella gamma di fino a 400 watt, 0,75 amp.

I lettori avranno anche l'opportunità di apprendere come selezionare convertitori isolati monostadio che includono anche driver LED.Il tutorial di progettazione passo passo e le istruzioni insieme ai confronti a livello di sistema, saranno illuminati dai numerosi progettisti coinvolti attivamente nel campo dell'elettronica di potenza procedere con l'approccio più ottimale per le loro specifiche esigenze applicative

Obiettivo di correzione del fattore di potenza

L'ottimizzazione del circuito di correzione del fattore di potenza all'interno delle moderne unità SMPS (alimentatore switching) potrebbe evolversi nel recente passato a causa dell'avvento di una serie di circuiti integrati (CI) rilevanti avanzati, che ha reso possibile stabilire diversi progetti PFC con specifiche modalità di funzionamento e con capacità di gestione delle sfide individuali.

Con l'aumento della gamma di topologie SMPS, anche la complessità nella progettazione e implementazione di PFC si è aggravata nei giorni nostri.

Nel primo tutorial impareremo i dettagli operativi del design che è maggiormente preferito dai professionisti per le correzioni.

Fondamentalmente, la correzione del fattore di potenza aiuta a ottimizzare la corrente di ingresso all'interno degli alimentatori off-line in modo che questi siano in grado di aumentare la potenza reale dall'ingresso di rete disponibile.

Come da normale esigenza un dato apparecchio elettrico deve emularsi come un carico avente una pura resistività, in modo da consentirgli di avere un consumo di potenza reattiva nullo.

Questa condizione si traduce nella generazione di correnti armoniche di ingresso pressoché nulle, ovvero permette alla corrente assorbita di essere perfettamente in linea in fase con la tensione di alimentazione in ingresso che normalmente è sotto forma di onda sinusoidale.

Questo risultato consente all'apparecchio di consumare la 'potenza reale' dalla rete ai livelli più ottimali ed efficienti, il che a sua volta si traduce in una riduzione al minimo degli sprechi di elettricità e nell'aumento della sua efficienza.

Questo uso efficace dell'elettricità non solo aiuta l'elettrodomestico a presentarsi nel modo più efficiente, ma anche per le società di servizi e le apparecchiature di capitale coinvolte per il processo.

La suddetta caratteristica consente inoltre alle linee di alimentazione di essere libere da armoniche e dalle interferenze risultanti tra i dispositivi all'interno della rete.

Oltre ai vantaggi sopra menzionati, l'inclusione di un PFC nelle moderne unità di alimentazione è anche per la conformità ai requisiti normativi stabiliti in Europa e Giappone con la IEC61000-3-2 che tutte le apparecchiature elettriche dovrebbero qualificare.

La condizione di cui sopra è stata regolata per la maggior parte degli apparecchi elettronici che possono essere classificati a oltre 75 watt secondo gli standard delle apparecchiature di Classe D o che sono anche superiori, specificando l'ampiezza massima delle armoniche della frequenza di linea che vanno fino alla 39a armonica.

Oltre a questi standard, il PFC viene utilizzato anche per garantire altre efficienze come Energy Star 5.0 vitale per i computer e Energy Star 2.0 per sistemi di alimentazione e televisori dal 2008.

Definizione di fattore di potenza

PFC o correzione del fattore di potenza può essere definito come il rapporto tra la potenza reale e la potenza apparente ed espresso come:

PF = Potenza reale / Potenza apparente, dove la potenza reale è espressa in
Watts, mentre la potenza apparente è espressa in VA.

In questa espressione la potenza reale è determinata come la media del prodotto istantaneo di corrente e tensione attraverso una fase o un ciclo, mentre la potenza apparente è considerata come il valore RMS della corrente per la tensione.

Ciò suggerisce che ogni volta che le controparti di corrente e tensione sono sinusoidali e in fase l'una con l'altra, il fattore di potenza risultante è 1.0.

Tuttavia, in una condizione in cui la corrente, i parametri di tensione sono sinusoidali ma non in fase, dà origine a un fattore di potenza che è il coseno dell'angolo di fase.

Le condizioni del fattore di potenza sopra descritte si applicano nei casi in cui la tensione e la corrente sono entrambe onde sinusoidali pure, in combinazione con una situazione in cui il carico di accompagnamento è costituito da componenti resistivi, induttivi e capacitivi che possono essere tutti di natura non lineare, che non si regola con i parametri di corrente e tensione in ingresso.

Le topologie SMPS tipicamente introducono un'impedenza non lineare nella linea di rete a causa della natura spiegata sopra dei suoi circuiti.

Come funziona SMPS

Un circuito SMPS include fondamentalmente uno stadio raddrizzatore all'ingresso che potrebbe essere un raddrizzatore a semionda o ad onda intera e un condensatore di filtro complementare per mantenere la tensione raddrizzata attraverso di esso al livello di picco dell'onda sinusoidale di alimentazione in ingresso fino al momento del picco successivo l'onda sinusoidale appare e ripete il ciclo di carica di questo condensatore, risultando nella tensione costante di picco richiesta attraverso di esso.

Questo processo di carica del condensatore su ogni ciclo di picco dell'AC richiede che l'ingresso debba essere dotato di corrente sufficiente per soddisfare il consumo di carico dell'SMPS, tra questi intervalli di picco.

Il ciclo viene implementato scaricando rapidamente una grande corrente nel condensatore, che viene applicata al carico mediante scaricamento fino all'arrivo del ciclo di picco successivo.

Per questo modello di carica e scarica irregolare, è consigliabile che la corrente di impulso dal condensatore sia classificata del 15% in più rispetto al requisito medio del carico.

Possiamo vedere nella figura sopra che, nonostante la notevole quantità di distorsione, i parametri di tensione e corrente sono apparentemente in fase l'uno con l'altro.

Tuttavia, se applichiamo il termine 'angolo di fase coseno' a quanto sopra, darebbe luogo ad una inferenza errata riguardo al fatto che l'alimentatore abbia un fattore di potenza di 1.0

Le forme d'onda superiore e inferiore indicano la quantità di contenuto armonico della corrente.

Qui viene indicato il “contenuto armonico fondamentale” rispetto ad un'ampiezza del 100%, mentre le armoniche superiori sono presentate come percentuali supplementari dell'ampiezza fondamentale.

Tuttavia, poiché la potenza reale è determinata solo dalla componente fondamentale, mentre le altre armoniche supplementari rappresentano solo la potenza apparente, il fattore di potenza effettivo può essere abbastanza inferiore a 1.0.

Chiamiamo questa deviazione con il termine fattore di distorsione che è fondamentalmente responsabile della creazione di un fattore di potenza non unitario nelle unità SMPS.

Espressione di potere reale e apparente

Un'espressione generale che affronta la connessione tra il potere reale e quello apparente può essere data come segue:

Dove cosΦ forma il fattore di spostamento emergente dall'angolo di fase Φ tra le forme d'onda di corrente / tensione e cosΦ indica il fattore di distorsione.

Facendo riferimento allo schema sottostante, possiamo assistere a una situazione che mostra una perfetta correzione del fattore di potenza.

Possiamo vedere che qui la forma d'onda della corrente replica in modo abbastanza ideale la forma d'onda della tensione poiché entrambe sono apparentemente in esecuzione in fase e sincronizzate l'una con l'altra.

Pertanto qui le armoniche della corrente di ingresso potrebbero essere assunte quasi zero.

Correzione del fattore di potenza rispetto alla riduzione delle armoniche

Guardando le illustrazioni precedenti è evidente che il fattore di potenza e le basse armoniche funzionano in sincronia tra loro.

È generalmente percepito che se si delineano i limiti per le rispettive armoniche potrebbe aiutare a limitare la contaminazione della corrente di ingresso nelle linee elettriche eliminando i disturbi di corrente di disturbo con gli altri apparecchi nelle vicinanze.

Pertanto, mentre l'elaborazione della corrente di ingresso può essere definita come 'correzione del fattore di potenza', l'entità del raffinamento in uscita ha ritenuto che questa elaborazione sia intesa come contenuto armonico secondo le linee guida internazionali.

Per le topologie SMPS, normalmente è l'elemento di spostamento che è approssimativamente all'unità, dando origine alle seguenti relazioni tra fattore di potenza e distorsione armonica.

Nell'espressione il THD rappresenta la Distorsione Armonica Totale come somma quadratica delle armoniche dannose sul contenuto fondamentale, esprimendo il peso relativo del contenuto armonico associato con riferimento alla controparte fondamentale L'altra equazione associa la cifra assoluta del THD e non nella proporzione%, esprimendo che THD deve essere essenzialmente zero per creare un'unità PF.

Tipi di correzione del fattore di potenza

La caratteristica della forma d'onda di ingresso nella figura sopra mostra un tipico tipo 'attivo' di correzione del fattore di potenza per un dispositivo SMPS introdotto tra una configurazione di raddrizzatore di ingresso e un condensatore di filtro, e attraverso un circuito integrato PFC che controlla i procedimenti insieme alla circuiteria associata per assicurando che la corrente di ingresso segua in modo coerente la forma d'onda della tensione di ingresso.

Questo tipo di elaborazione può essere considerato come il tipo più diffuso di PFC impiegato nei moderni circuiti SMPS, come si può osservare nella figura sottostante.

Detto questo, non è assolutamente obbligatorio utilizzare solo versioni 'attive' che utilizzano circuiti integrati e semiconduttori per il PFC proposto, tutte le altre forme di progettazione che possono garantire una quantità ragionevole di PFC al di sotto delle normative stabilite sono normalmente benvenute.

Si è notato infatti che un solo induttore che sostituisce la posizione della controparte “attiva” è in grado di respingere in modo abbastanza soddisfacente le armoniche controllando i picchi e distribuendo la corrente in modo uniforme e sincronizzato con la tensione di ingresso in modo abbastanza efficiente.

Design PFC passivo

Tuttavia, questa forma di controllo passivo PFC potrebbe richiedere un induttore con nucleo di ferro notevolmente ingombrante e quindi può essere utilizzata per applicazioni in cui la compattezza non è un requisito fondamentale. (pagina 12)

Un singolo induttore passivo potrebbe sembrare una soluzione rapida per PFC, ma per applicazioni ad alto wattaggio le dimensioni potrebbero iniziare a diventare poco interessanti a causa delle sue dimensioni impraticabilmente grandi.

Nel grafico sotto siamo in grado di osservare le caratteristiche di ingresso di tre numeri di varianti PC SMPS da 250 watt, ciascuno dei quali rappresenta una forma d'onda di corrente con un fattore di scala equivalente.

Possiamo facilmente vedere che il risultato ottenuto da un PFC basato su induttore passivo è il 33% in più di picchi di corrente, rispetto alla controparte del filtro PFC attivo.

Anche se questo potrebbe essere in grado di superare gli standard IEC61000-3-2, sicuramente non sarà alla pari con la recente più rigorosa regola sui requisiti 0.9PF e non supererebbe il livello di accettazione del controllo di qualità, impostato secondo questi nuovi standard.

Diagramma a blocchi di base

A causa della tendenza del mercato elettronico in corso in cui possiamo vedere i costi del rame in aumento insieme all'aumento del processo dei nuclei magnetici e all'introduzione di materiali semiconduttori moderni e molto più economici, non sarà una sorpresa se notiamo l'approccio PFC attivo diventando estremamente popolare rispetto alla controparte passiva.

E questa tendenza potrebbe essere percepita diventare ancora più forte nel prossimo futuro, presentando soluzioni PFC sempre più avanzate e migliorate per i numerosi progettisti e produttori di SMPS.

Confronto delle armoniche della linea di ingresso con gli standard IEC610003-2

Nella figura seguente siamo in grado di vedere le tracce di tre risultati SMPS per PC da 250 watt separati con riferimento alle restrizioni IEC6000-3-2. La restrizione indicata è valida per tutti i gadget di classe D come PC, TV e relativi monitor.

Il limite del contenuto armonico mostrato è fissato in base alla potenza di ingresso dei dispositivi. Per i prodotti relativi alle luci come le luci a LED, le luci CFL, vengono normalmente seguite le restrizioni di classe C, che sono identicamente alla pari con i limiti di potenza in ingresso.

Altri prodotti elettronici non convenzionali trovano il loro limite PFC impostato in proporzione a una potenza di ingresso minima di 600 watt.

Se guardiamo la traccia PFC passiva troviamo che non è affatto conforme al limite di restrizione impostato, solo un tocco e vai tipo di situazione (all'armonica n. 3)

Analisi delle caratteristiche del PFC passivo

Nella figura seguente possiamo vedere un classico esempio di circuito PFC passivo progettato per un alimentatore PC tradizionale. La cosa degna di nota qui è la connessione del rubinetto centrale dell'induttore PFC con la tensione di ingresso della linea di ingresso.

Nella modalità di selezione 220V (interruttore aperto), le due intere sezioni dell'induttore vengono applicate con la rete del raddrizzatore che funziona come un circuito raddrizzatore a ponte intero.

Tuttavia, nella modalità 110V (interruttore chiuso), solo il 50% o metà della bobina viene utilizzato attraverso la sezione del lato sinistro della bobina da implementare, mentre la sezione del raddrizzatore è ora trasformata in un circuito raddrizzatore a semionda.

Poiché la selezione di 220 V è destinata a generare circa 330 V dopo la rettifica a onda intera, questa forma l'ingresso del bus per l'SMPS e ha la possibilità di fluttuare in modo significativo in base alla tensione della linea di ingresso.

Schema circuitale di esempio

Sebbene questo design PFC passivo possa sembrare abbastanza semplice e impressionante con le sue prestazioni, potrebbe presentare alcuni notevoli inconvenienti.

Insieme alla natura ingombrante del PFC, altre due cose che influiscono sulle sue prestazioni sono le prime, l'inclusione di un interruttore meccanico che rende il sistema vulnerabile a un possibile errore umano durante il funzionamento dell'unità, e anche i problemi di usura associati.

In secondo luogo, la tensione di linea non stabilizzata comporta inefficienze relative nei fronti dell'efficacia dei costi e della precisione di conversione della potenza da CC a CC collegata all'uscita PFC.

Controllori in modalità di conduzione critica (CrM)

Lo stadio del controller chiamato modalità di conduzione critica, che è anche definito come modalità di transizione o controller BCM (borderline conduction mode), sono configurazioni di circuiti che possono essere trovate efficacemente utilizzate nelle applicazioni di elettronica di illuminazione. Sebbene siano privi di problemi con la sua usabilità, questi controller sono relativamente costosi.

Il diagramma 1-8 seguente mostra la progettazione di un normale circuito del controller CrM.

Tipicamente un controller CrM PFC possiede il tipo di circuiti mostrato sopra, che può essere compreso con l'aiuto dei seguenti punti:

Un ingresso di uno stadio moltiplicatore di riferimento riceve un segnale opportunamente dimensionato da un'uscita dell'amplificatore di errore associato avente un polo a bassa frequenza.

L'altro ingresso del moltiplicatore può essere visto referenziato con una tensione DC bloccata stabilizzata estratta da un ingresso di linea AC raddrizzato.

Pertanto, l'uscita risultante dal moltiplicatore è il prodotto della CC relativa dall'uscita dell'amplificatore di errore e del segnale di riferimento sotto forma di impulsi sinusoidali CA a onda intera dall'ingresso CA.

Questa uscita dallo stadio moltiplicatore può essere vista anche sotto forma di impulsi a onda sinusoidale a onda intera ma opportunamente ridimensionati in proporzione al segnale di errore applicato (fattore di guadagno) utilizzato come riferimento per la tensione di ingresso.

L'ampiezza del segnale di questa sorgente è opportunamente ottimizzata per implementare la potenza media specificata corretta e per garantire una tensione di uscita regolata adeguata.

Lo stadio responsabile dell'elaborazione dell'ampiezza della corrente fa sì che la corrente fluisca in base alla forma d'onda di uscita dal moltiplicatore, tuttavia l'ampiezza del segnale di corrente della frequenza di linea (dopo il livellamento) può essere la metà di quella di questo riferimento dallo stadio del moltiplicatore .

Qui, le operazioni con i circuiti di modellazione della corrente possono essere intese come segue:

Facendo riferimento al diagramma sopra, Vref sta per il segnale in uscita dallo stadio moltiplicatore, che viene ulteriormente alimentato a uno degli opamp di un comparatore il cui secondo ingresso è referenziato con il segnale della forma d'onda corrente.

All'interruttore di alimentazione, la corrente attraverso l'induttore aumenta lentamente finché il segnale attraverso lo shunt non ha raggiunto il livello Vref.

Questo forza il comparatore a cambiare la sua uscita da On a OFF spegnendo l'alimentazione al circuito.

Non appena ciò accade, la tensione che stava gradualmente aumentando attraverso l'induttore inizia a scendere lentamente verso lo zero e una volta che tocca lo zero, l'uscita dell'amplificatore operazionale ritorna e si riaccende, e il ciclo continua a ripetersi.

Come indica il nome della caratteristica di cui sopra, la configurazione di controllo del sistema non consente mai alla corrente dell'induttore di sparare al di sopra del limite predeterminato attraverso le modalità di commutazione continua e discontinua.

Questa disposizione aiuta a prevedere e calcolare la relazione tra il livello medio di corrente di picco dell'uscita risultante dall'opamp. Poiché la risposta è sotto forma di onde triangolari, la media della forma d'onda indica esattamente il 50% dei picchi effettivi delle forme d'onda triangolari.

Ciò implica che il valore medio risultante del segnale corrente delle onde triangolari sarebbe = Corrente dell'induttore x R senso o semplicemente mettere la metà del livello di riferimento preimpostato (Vref) dell'opamp.

La frequenza di un regolatore che utilizza il principio di cui sopra dipenderà dalla tensione di linea e dalla corrente di carico. La frequenza potrebbe essere molto più alta a tensioni di linea più elevate e potrebbe variare al variare dell'ingresso di linea.

Modalità di conduzione critica con limitazione di frequenza (FCCrM)

Nonostante la sua popolarità in varie applicazioni di controllo PFC di alimentazione industriale, il controller CrM sopra spiegato presenta alcuni inconvenienti intrinseci.

Il principale difetto di questo tipo di controllo PFC attivo è la sua instabilità di frequenza rispetto alle condizioni di linea e di carico, che mostra un aumento di frequenza con carichi più leggeri e tensioni di linea più elevate, e anche mentre ogni volta che l'onda sinusoidale in ingresso si avvicina agli zero crossing.

Se si tenta di correggere questo problema aggiungendo un limitatore di frequenza, si ottiene un'uscita con una forma d'onda di corrente distorta, il che sembra inevitabile a causa del fatto che 'Ton' rimane non regolato per questa procedura.

Tuttavia lo sviluppo di una tecnica alternativa aiuta a ottenere una vera correzione del fattore di potenza anche in modalità discontinua (DCM). Il principio di funzionamento può essere studiato nella figura sottostante e con le equazioni allegate.

Facendo riferimento al diagramma sopra, la corrente di picco della bobina può essere valutata risolvendo:

La corrente media della bobina riferita al ciclo di commutazione (che viene inoltre assunta come corrente istantanea di linea per il dato ciclo di commutazione, in quanto la frequenza di commutazione è normalmente maggiore della frequenza di linea su cui avvengono le variazioni della tensione di linea ), si esprime con la formula:

Combinando la relazione di cui sopra e la semplificazione dei termini si ottiene quanto segue:

L'espressione sopra indica chiaramente e implica che nel caso in cui venga implementato un metodo in cui un algoritmo si occupa di mantenere ton.tcycle / Tsw a un livello costante, ci consentirebbe di ottenere una corrente di linea sinusoidale avente un fattore di potenza unitario anche in discontinuo modalità di funzionamento.

Sebbene le considerazioni precedenti rivelino alcuni vantaggi distinti per la tecnica del controller DCM proposta, non sembra essere la scelta ideale a causa degli elevati livelli di corrente di picco associati, come dimostrato nella tabella seguente:

Al fine di ottenere condizioni PFC ideali, un approccio ragionevole sarebbe quello di implementare una condizione in cui le modalità operative DCM e Crm vengono unite per ottenere il meglio da queste due controparti.

Pertanto, quando le condizioni di carico non sono pesanti e il CrM funziona ad alta frequenza, il circuito va per una modalità di funzionamento DCM, e nel caso in cui la corrente di carico è alta, la condizione Crm può persistere in modo che i picchi di corrente lo facciano. non tendono a superare i limiti alti indesiderabili.

Questo tipo di ottimizzazione tra le due modalità di controllo suggerite può essere visualizzato al meglio nella figura seguente, dove i vantaggi delle due modalità di controllo vengono uniti per ottenere le soluzioni più desiderabili.

Continua la modalità di conduzione

La modalità di conduzione continua di PFC potrebbe diventare molto popolare nei progetti SMPS a causa della loro caratteristica e gamma di applicazioni flessibili e dei numerosi vantaggi associati.

In questa modalità la sollecitazione di picco corrente viene mantenuta a un livello inferiore, con conseguenti perdite di commutazione minime all'interno dei componenti rilevanti, e inoltre l'ondulazione di ingresso viene resa a un livello minimo con una frequenza relativamente costante, che a sua volta consente il processo di livellamento molto più semplice per lo stesso.
I seguenti attributi associati al tipo CCM di PFC devono essere discussi in modo un po 'più elaborato.

Controllo Vrms2

Uno degli attributi vitali con la maggior parte del design PFC applicato universalmente è il segnale di riferimento che deve essere un'imitazione graduale del volume di ingresso rettificato.

Questo equivalente rettificato minimizzato della tensione di ingresso viene infine applicato nel circuito per modellare la forma d'onda corretta per la corrente di uscita.

Come discusso sopra, uno stadio circuitale moltiplicatore viene normalmente impiegato per questa operazione, ma come sappiamo che uno stadio circuitale moltiplicatore potrebbe essere relativamente meno economico di un tradizionale sistema moltiplicatore twn-input.

Un classico esempio di layout si può vedere nella figura seguente che mostra un approccio PFC in modalità continua.

Come si può vedere, qui il convertitore boost viene innescato con l'ausilio di un PWM modo corrente medio, che diventa responsabile del dimensionamento della corrente dell'induttore (corrente di ingresso per il convertitore), con riferimento al segnale di corrente di comando, V (i) , che può essere visto come l'equivalente ridotto della tensione di ingresso V (in) a una proporzione di VDIV.

Questo viene realizzato dividendo il segnale di tensione di errore per il quadrato del segnale di tensione di ingresso (livellato dal condensatore Cf, in modo da creare un fattore di scala semplificato con riferimento al livello di tensione di ingresso).

Anche se potresti trovare un po 'imbarazzante vedere il segnale di errore diviso per il quadrato della tensione di ingresso, il motivo alla base di questa misura è creare un guadagno di anello (o una risposta dipendente dal transitorio) che potrebbe non essere basato sulla tensione di ingresso innesco.

La quadratura della tensione al denominatore si neutralizza con il valore di Vsin insieme alla funzione di trasferimento del controllo PWM (la proporzionalità della pendenza del grafico della corrente dell'induttore con la tensione di ingresso).

Tuttavia uno svantaggio di questa forma di PFC è la flessibilità del moltiplicatore, che costringe questo stadio ad essere un po 'sovradimensionato, specialmente le sezioni di gestione della potenza del circuito, in modo da sostenere anche gli scenari di dissipazione di potenza peggiori.

Controllo della modalità corrente media

Nella figura sopra possiamo vedere come il segnale di riferimento prodotto dal moltiplicatore V (i) indica la forma della forma d'onda e il campo di scala della corrente di ingresso PFC.

Lo stadio PWM indicato diventa responsabile di garantire una corrente di ingresso media pari al valore di riferimento. La procedura viene eseguita tramite uno stadio di controllo della modalità di corrente media, come si può vedere nella figura sotto riportata.

Il controllo della modalità corrente media è fondamentalmente configurato per regolare la corrente media (ingresso / uscita) con riferimento al segnale di controllo Icp, che a sua volta viene creato impiegando un loop DC a bassa frequenza attraverso uno stadio circuitale amplificatore di errore, e questo non è altro che la corrente equivalente corrispondente al segnale Vi che è mostrato nella figura precedente a questo.

L'amplificatore di corrente di stadio funziona sia come integratore di corrente che come amplificatore di errore, al fine di regolare la forma della forma d'onda, mentre il segnale Icp che viene generato su Rcp diventa responsabile dell'esecuzione del controllo della tensione di ingresso CC.

Per garantire una risposta lineare dall'amplificatore di corrente, è necessario che il suo ingresso sia simile, il che significa che la differenza di potenziale generata su R (shunt) deve essere simile alla tensione generata attorno a Rcp, perché non possiamo avere una CC attraverso il ingresso resistore non invertente dell'amplificatore di corrente.

Si suppone che l'uscita generata dall'amplificatore di corrente sia un segnale di errore a 'bassa frequenza' che dipende dalla corrente media dello shunt, così come dal segnale dall'ISP.

Ora un oscillatore genera un segnale a dente di sega che viene utilizzato per confrontare il segnale sopra con esso, proprio come fatto con il progetto di controllo della modalità di tensione.

Ciò si traduce nella creazione di PWM determinati dal confronto dei due segnali sopra menzionati.

Soluzioni PFC avanzate

I vari metodi di controllo PFC come discusso in precedenza (CrM, CCM, DCM) e le loro varianti forniscono ai progettisti varie opzioni di configurazione dei circuiti PFC.

Tuttavia, nonostante queste opzioni, la costante ricerca per ottenere moduli migliori e più avanzati in termini di efficienza ha reso possibile la diagnosi di progetti più sofisticati per queste applicazioni.

Discuteremo di più su questo in quanto questo articolo viene aggiornato con le ultime novità sull'argomento.