Схема блока питания компьютера

Buck PFC

Этот понижающий преобразователь напряжения и повышающий преобразователь тока работают по принципу накопления энергии в индуктивности. Существует переключающий элемент (силовой MOSFET транзистор или IGBT), который можно открывать или закрывать (схема выше).

Когда переключатель находится во включенном положении (то есть MOSFET
транзистор находится во включенном состоянии), импульс тока течет к
нагрузке, и энергия накапливается как в индуктивности (L), так и в конденсаторе (C), и ток не протекает через диод, как при обратном смещением. Когда переключатель находится в положении ВЫКЛ., Энергия, накопленная в катушке индуктивности, возвращается в цепь, и ток течет через нагрузку и диод. В какой-то момент, когда напряжение нагрузки начинает падать, заряд, хранящийся в конденсаторе, становится основным источником тока до тех пор, пока переключатель не будет снова включен.

Buck преобразователи могут быть очень эффективными (КПД в 95% или выше для интегральных схем).

Легенды продавцов или как не купить дешевый инвертор по цене дорогого

Менеджеры магазинов сварочного оборудования идут на разные хитрости, которые «работают» на людях, сильно не разбирающихся в тонкостях выбора сварочной техники и комплектующих к ней. Посетив любой магазин, вы, скорее всего, услышите много лестного о реализуемой продукции. О недостатках же либо умолчат, либо скажут о них «между прочим», потому как они всегда несущественные и в целом на качество товара и его стоимость не влияют. Не говоря уже об откровенном обмане покупателя, который начали у нас практиковать повсеместно…

Как защитить себя доверчивому покупателю от происков недобросовестных продавцов? Какой инвертор купить? Конечно же нужно консультироваться со специалистами, которые хорошо разбираются в вопросе, ведь высокая цена не всегда гарантирует высокое качество. О чем идет речь? Расскажем на конкретном примере…

На фото представлен сварочный инвертор Migatronic Focus STICK 160E (в комплектации), который в одном из интернет- магазинов стоит 42224 руб. Производитель заявлен как Migatronic. Страна-производитель, естественно, Дания и гарантия 1 год.

Те люди, которые хоть один раз в своей жизни видели «внутренности» китайского инвертора узнают в этом благородном датчанине обычного «трехпалубного» китайца. И вся его «инновационность» состоит только лишь в наличие ККМ (корректирующего коэффициента мощности). Менеджеры продают аппараты с ККМ как такие, которые будут работать в слабой сети. Да, он будет работать, только слабую сеть он садит еще сильней. На самом деле европейцы придумывали ККМ не для этого, с сетью у них все в порядке. Настоящее назначение ККМ – стабилизация выходного сварочного тока и соответственно, горения дуги на электроде.

Если кто не верит, можно провести простой эксперимент: взять два одинаковых инвертора (один с ККМ, другой без) и генератор на 4 КВт, который работает на пределе своих возможностей при сварке трехмиллиметровым электродом. Простой инвертор от генератора будет варить тройкой, с ККМ – нет. Либо он сразу уйдет в защиту, либо вообще сгорит.

Без углубления в подробности схемотехники можно смело сказать, что настоящая цена данного сварочника чуть более 100$, но продают его, как Migatronic Focus Дания

То же касается масок, инверторов, HITACHI, ESAB buddy и т.д. и т.п. Многие обладатели данных устройств, могут возмутиться и всячески отрицать, что они обладают китайскими сварочными аппаратами, но факты свидетельствуют, к сожалению, о другом. Дело в том, что Хитачи не выпускает инверторы, а ЕСАБ – сварочные маски. Но если вы разберете устройства, которые реализуются под этими двумя марками в России, то окажется, что внутри они будут представлять собой одно и то же. Смешно, но инвертор ЕСАБ от ХИТАЧИ отличается только внешним видом корпуса. Можете в этом убедиться, проанализировав фотографии их «внутрянки» в интернете.

Вывод без тени иронии

Покупайте отечественное -российские инверторы, их пока не подделывают и качество действительно на высоком уровне. Есть как мелкие фирмы, так и крупные заводы, которые на сегодняшний день хорошо себя зарекомендовали:

• Форсаж (Государственный Рязанский приборный завод),
• Неон (ЗАО Электро Интел, Нижний Новгород),
• ФЕБ (ООО «НПП ФЕБ», Питер),
• Технотрон (Чувашская Республика),
• Циклон (Ростов-на-Дону),
• Селма (Севастополь).

Принцип действия

Существует несколько вариантов построения схемы Виенна-выпрямителя, и материал статьи можно распространить на все разновидности устройства, однако представляет интерес решение, приведенное на рис. 1,а . Нулевой провод сети может отсутствовать. Реализация двухпроводящего ключа показана на рис. 1,б.

Рис. 1.

Функционирование Виенна-выпрямителя напоминает работу однофазного корректора коэффициента мощности на базе повышающего регулятора постоянного напряжения. При подключении устройства к сети конденсаторы C 1 = Си C2 = С на стороне постоянного тока заряжаются до напряжения, большего амплитуды фазного напряжения:

,
причем

.
При

,
где  θ = 2πf_сетиt, и замкнутом ключе S1 к дросселю L_A приложено напряжение u_A— u > 0 и ток i_A нарастает. Напряжение между средними точками сети и конденсаторов обозначено u. При отключении S1 ток дросселя замыкается через диод V1, и к дросселю приложено u _A — u — u_C1 < 0, ток дросселя i_A падает. На второй половине периода процессы развиваются аналогично. При u_A < 0 и проводящем ключе S1 к дросселю L_A приложено напряжение u_A— u < 0, и ток в нем спадает.

Чередуя моменты включения и выключения S1 с высокой частотой коммутации f_к =Axf_сети, можно получить требуемую форму сетевого тока i_A. Основная гармоника тока имеет нулевой сдвиг фазы относительно фазного напряжения u_A. Подобным же образом формируются токи фаз i_B и i_C .

Для получения синусоидального синфазного тока сетевого тока необходимо и достаточно, чтобы к дросселям были приложены напряжения, основная гармоника которых равна :

Здесь k_р— коэффициент регулирования, пропорциональный мощности нагрузки. При использовании системы управления, реализующей слежение по сетевому току, зависимости (1) формируются автоматически.

Активная мощность нагрузки при пренебрежении потерями определяется выражением

 — основная гармоника сетевого тока.

Схему на рис. 1а можно заменить схемой замещения на рис. 1в. Формируемые выпрямителем напряжения на стороне постоянного тока обозначены u_вA, u_вB и u_вC. Действующее значение основной гармоники напряжений u_вопределяется с учетом (1):

Расчет коэффициента мощности

Моделирование Виенна-выпрямителя проведено модифицированным спектральным методом . На рис. 2а-в приведены форма сетевых напряжения u_A и тока i_A, напряжения u_вA* = uвА – u , формируемого выпрямителем, а также напряжение u. Для наглядности диаграмм частота коммутации выбрана весьма низкой — 1,8 кГц (А = 36).

Рис. 2.

Напряжение u_в*, как видно из диаграммы, формируется по принципу однополярной широт-но-импульсной модуляции (ШИМ). Разложение напряжения u_в* в ряд Фурье приведено на рис. 2г. Спектр при A > 30 содержит обширную область частот (от n = 1 до n = A — 7), свободную от гармоник. Результаты модельного эксперимента позволили установить, что амплитуда высших гармоник Сn с номерами n = A- i, где i = 1,3, 5… практически не зависит от частоты коммутации и коэффициента регулирования k_р. При увеличении коэффициента k_Uвысшие гармонические составляющиеувеличиваются.

Спектрсодержит ряд близко расположенных гармонических составляющих вблизи частоты коммутации, которые при расчетах могут быть заменены одной эквивалентной гармоникой с действующим значением

и частотой A×f_сети. Коэффициент гармоник определяется выражением

В таблице 1 приведены значения k _г в различных режимах.

Таблица. 1

Действующее значение высших гармоник тока i определяется в решающей степени составляющими спектра, расположенными около частоты коммутации:

Действующее значение сетевого тока:

Коэффициент мощности равен коэффициенту искажения тока сети v :

Учитывая, что k _р< 0,1, получим

Величина k _г находится по таблице 1 в зависимости от коэффициента k_U, определяющего напряжение на выходе выпрямителя. Из выражения (3) видно, что для достижения требуемого коэффициента мощности следует варьировать k _рA . Величина k_р, как следует из выражения (2), связана с величиной индуктивностей фазных дросселей L.

Новая схема общей коррекции коэффициента мощности для бытового и офисного применения

Применение способа общей коррекции коэффициента мощности для бытовых и промышленных нагрузок приводит к уменьшению гармонических искажений без необходимости установки дорогостоящих корректоров коэффициента мощности в каждом потребительском устройстве.

При выпрямлении синусоидального переменного тока с емкостной фильтрацией от источника потребляются импульсы тока большой амплитуды. Значения пиков тока могут достигать 600% тока, потребляемого линейной активной нагрузкой той же мощности. Выпрямители с емкостным фильтром, используемые в сетевых источниках питания, является причиной прерываний тока. Ток протекает, только если напряжение переменного тока превышает постоянное напряжение на конденсаторе. Интервал, когда ток заряжает конденсатор, определяет угол прохождения тока выпрямителя. Этот угол или коэффициент мощности нагрузки зависит от импеданса источника, величины ёмкости, а также от величины нагрузки преобразователя. При малой нагрузке угол прохождения тока может иметь величину всего лишь несколько градусов, а при полной нагрузке этот угол будет больше. Но даже при больших нагрузках ток не является непрерывным, он имеет форму коротких импульсов с относительно большой амплитудой и содержит много высших гармоник.

Поэтому обычное выпрямление переменного тока, которое применяется во входных схемах большинства блоков питания электронного оборудования, подключенного к сети, представляет собой очень нерациональное решение, создающее много проблем. При высоких уровнях мощности (от 200 до 500 Вт и выше) эти проблемы становятся ещё более серьёзными.

Описанные пики тока являются причиной сильных искажений напряжения сети и дополнительных потерь. Также при этом генерируется широкий спектр гармоник, которые могут создавать помехи для другого оборудования. Из-за искажения формы тока коэффициент мощности падает до величины порядка 0,45. Кабельная сеть, сама установка, трансформаторы – всё должно проектироваться с учётом пиковых значений тока. Большие падения напряжения, обусловленные искажениями, должны компенсироваться.

Пики тока являются причиной излучаемых помех. Излучаемые помехи, возникающие из-за высокочастотной коммутации импульсных преобразователей, хорошо известны и устраняются с помощью специальных фильтров, которые устанавливаются во все подобные устройства. Импульсы прерывающегося тока, возникающие при заряде емкости источника питания, являются иным видом помех. Они могут влиять на работу чувствительного оборудования, связанного с сетью переменного тока.

Имеются два вида такого влияния. Во-первых, импульсы тока большой амплитуды генерируют электромагнитные поля, достаточно сильные, чтобы влиять на чувствительные усилители. Во-вторых, так как сеть переменного тока имеет ненулевой импеданс источника, большие пики тока становятся причиной «срезания» вершин синусоиды напряжения. Эта ситуация наглядно представлена на рис. 1. Разложение соответствующей кривой в ряд Фурье показывает, что данный факт значительно снижает коэффициент мощности.

Такие искажения напряжения могут отрицательно влиять на устройства, работа которых зависит от синусоидальности переменного тока. Если к сети с искажениями подключено более одного устройства, проблема усугубляется, потому что входные конденсаторы каждого из источников питания заряжаются во время одного и того же пика синусоиды напряжения.

Влияние низкого коэффициента мощности и гармоник, генерируемых выпрямителями с емкостным фильтром, является проблемой уже длительное время. Такие гармоники должны подавляться, поэтому был разработан и принят стандарт МЭК 61 000-3-2. Изучение этого стандарта показывает, что следование ему приводит к снижению уровня гармоник, генерируемых оборудованием, но стандарт не требует полного подавления искажений или повышения коэффициента мощности. Таким образом, сеть с ограниченным уровнем искажений соответствует стандарту и без полного подавления гармоник или повышения до единицы коэффициента мощности источников питания. На практике при увеличении количества оборудования, подключаемого к сети, суммарный ток гармоник может возрасти.

Для смягчения проблем, описанных выше, всё чаще используются схемы коррекции коэффициента мощности. Такие схемы, однако, увеличивают затраты, поэтому альтернативным решением может быть общая схема коррекции коэффициента мощности. На рис. 2 приведены формы токов при одинаковой мощности нагрузки, подключенной к схеме выпрямителя с емкостной фильтрацией со схемой активной коррекции коэффициента мощности и без неё.

Мощность

Давайте начнем с разговора о концепции коэффициента мощности (PF или более привычно для нас cos φ). ). Предполагая идеально линейную нагрузку с идеальными синусоидальными кривыми тока и напряжения (нет сдвига по фазе), коэффициент мощности системы электроснабжения представляет собой отношение реальной мощности (кВт) к полной мощности (кВА) (рисунок выше).

Он также может быть определен как косинус угла между волнами тока и напряжения. Значение коэффициента мощности может варьироваться от 0 до 1. Когда ток и напряжение полностью совпадают по фазе, коэффициент мощности равен 1.

Идеальные синусоидальные значения токов и напряжений обычно возникают, когда нагрузки состоят из резистивных, емкостных и индуктивных элементов, которые являются линейными (не зависят от тока и напряжения). Этот тип коэффициента мощности обычно связан с промышленным оборудованием, таким как электродвигатели (рисунок выше).

Где PF – коэффициент мощности, а THD – общие гармонические искажения

В настоящее время очень часто можно найти коэффициент мощности, который потребляет ток в несинусоидальной форме волны (рисунок ниже) среди электронных устройств с нелинейными нагрузками. Такие электронные устройства используют преобразование мощности для лучшего контроля или экономии энергии. Такое преобразование мощности достигается с помощью импульсных источников питания, которые обычно используются в ПК, аудиовизуальном оборудовании, флуоресцентном освещении, диммерах, копировальных аппаратах, зарядных устройствах и других устройствах.

На рисунке выше показано, что ток и напряжение идеально совпадают по фазе, даже несмотря на сильное искажение волны тока. Применение «косинуса фазового угла» привело бы к неверному выводу, что этот источник питания имеет коэффициент мощности 1,0. В этом случае коэффициент мощности следует анализировать с точки зрения гармонического ряда основной частоты линии электропередачи

Принимая во внимание абсолютные значения общих гармонических искажений (THD), коэффициент мощности для нелинейных нагрузок может быть определен, как показано на в формуле выше

Коэффициент мощности, который не равен единице, может вызвать гармонические искажения. Такое искажение может мешать работе других устройств,  питающихся от одного и того же источника, что и потребитель, генерирующий высшие гармоники. Глядя на рисунок выше, можно сказать, что для достижения коэффициента мощности 1,0 значение THD должно быть равно нулю. Гармонические искажения могут вызвать серьезные проблемы, такие как повреждение кабелей и другого оборудования в электрической сети, а также риск перегрева и возгорания, высокие напряжения и блуждающие токи, неисправности оборудования и отказы отдельных компонентов и так далее.

Проблемы отбора мощности классическим выпрямителем

Основной проблемой классического выпрямителя с накопительным конденсатором, работающего от синусоидального или другого непрямоугольного напряжения, является тот факт, что отбор энергии от сети происходит только в те моменты времени, когда напряжение в ней больше, чем напряжение на накопительном конденсаторе. Действительно, конденсатор может заряжаться только если к нему приложено напряжение, большее чем то, до которого он уже заряжен.

Причем в те моменты, когда напряжение сети становится больше напряжения конденсатора, ток зарядки очень велик, а все остальное время он нулевой. Получается, что, например, для синусоидального напряжения питания, наблюдаются всплески тока при достижении напряжением амплитудных значений. Если Ваше устройство потребляет небольшую мощность, то это можно стерпеть. Но для нагрузки, скажем, 1 кВт 220В всплески тока могут достигать 100 А. Что совершенно неприемлемо.

Государственные стандарты на силовые устройства запрещают их изготовление и продажу, если не обеспечивается равномерный отбор мощности.

Чтобы решить эту проблему, применяют корректоры коэффициента мощности.

Рекомендации по выбору компонентов для ККМ-контроллера

Для корректной работы микросхем ККМ-контроллеров, стабильной работы прибора и его соответствия требованиям стандартов необходимо выбрать подходящий режим работы.

Как правило, для мощностей меньше 200 Вт ККМ-контроллеры L6562A/3S/3H/4 включаются в режиме TM. Для приборов, оперирующих мощностями более 200 Вт, применяется микросхема L4981 (ее режим работы CCM). Возможно также применение серий L6562A/3S/3H/4 в режимах Fixed-Off-Time или Reeple-Steering.

Силовой MOSFET-ключ и выпрямительный диод для силовой части корректора мощности или источника питания можно легко выбрать из продукции STMicroelectronics.

Для устройств малой мощности (до 100 Вт) подходят силовые ключи семейства SuperMesh3, например, серии STx10N62K3. Для средней мощности (100…1000 Вт) — семейство MDMesh2 серии STx25NM50M. И для мощных источников, работающих с мощностями более 1 кВт — семейство MDMesh5 серии STP42N65M5.

Возможно, вам также будет интересно

Все статьи цикла Назначение и особенности пакета SimPowerSystems Пакет SimPowerSystems (в версии MATLAB 6.1 и ранее — Power System Blockset) содержит набор блоков для построения виртуальных моделей электротехнических устройств и устройств силовой электроники. Используя библиотеки Simulink и SimPowerSystems, а также применяя функции и команды MATLAB, пользователь может не только имитировать работу устройств во временной области,

Юрий Черкашин Расчету трансформаторов посвящено много работ, например . В данной статье представлен подход к их расчету, основанный на обеспечении: заданного нагрева магнитопровода (МП) при намагничивании его переменным напряжением произвольной формы и нагрева обмоток рабочим током произвольной формы; получения заданной индуктивности рассеивания, то есть получения заданного значения напряжения короткого замыкания или заданной длительности фронта импульса.

Компания Chroma ATE — один из мировых лидеров в области производства контрольно-измерительного и испытательного оборудования. Ее основные направления деятельности — это испытания и измерения на электрическую безопасность для силовой электроники, электроники подвижных объектов, а также производство пассивных компонентов и полупроводниковых приборов.
В предыдущих выпусках журнала была опубликована статья, в которой мы описывали программируемые источники питания постоянного и переменного тока фирмы Chroma ATE. В этой же статье пойдет речь об электронных нагрузках серии Chroma 63800-ТЕСТ (рис. 1). Следует упомянуть, что вся линейка прошла испытания в целях утверждения типа программируемых электронных нагрузок переменного и постоянного тока и внесена в Госреестр СИ.

Корректор коэффициента мощности сварочного инвертора

САМОДЕЛЬНЫЙ СВАРОЧНЫЙ АППАРАТ

На этой странице будут собираться интерсные технологические и схемотехнические решения заводских и самодельных сварочных аппаратов.

Для разминки возьмем сварочный инвертор РЕСАНТА САИ 250 ПРОФ:

Кроме якобы современного дизайна у него есть довольно инетерсное решение по приведению потребления сетевого напряжения в норму, а именно в нем используется корректор коэфициента мощности (ККМ), причем на сравнительно свежей и не дорогой микросхеме ICE2PCS01G. Схема самого аппарата ЗДЕСЬ, даташиты на ICE2PCS01G ЗДЕСЬ и ЗДЕСЬ. Там два варианта даташников, они разные по объему, но пока не разбирался насколькоони разные по содержанию. Я заказал пяток этих микросхем и когда придут уже буду детально разьбираться с этой микросхемой. Пока могу сказать, что согласно схеме и фотографиям дроссель ККМ не такой уж и огромный, как могло подуматься изначально:

Как осуществляется коррекция коэффициента мощности?

Для борьбы со всеми этими явлениями и используют устройства, повышающие коэффициент мощности.

Они делятся на активные и пассивные.

Пассивная схема PFC представляет собой дроссель, включенный между выпрямителем и высоковольтными конденсаторами.

Дроссель — это индуктивность, обладающая реактивным (точнее, комплексным) сопротивлением.

Характер ее реактивности противоположен емкостному сопротивлению конденсаторов, поэтому происходит некоторая компенсация. Индуктивность дросселя препятствует нарастанию тока, импульсы тока слегка растягиваются, их амплитуда уменьшается.

Однако косинус φ повышается незначительно и большого выигрыша по реактивной мощности не происходит.

Для более существенной компенсации применят активные схемы PFC.

Активная схема повышает косинус φ до 0,95 и выше. Активная схема содержит в себе повышающий преобразователь на основе индуктивности (дросселя) и силовых коммутирующих элементов, которые управляются отдельным контроллером. Дроссель периодически то запасает энергию, то отдает ее.

На выходе PFC стоит фильтрующий электролитический конденсатор, но меньшей емкости. Блок питания с активной PFC менее чувствителен к кратковременным «провалам» питающего напряжения, что является преимуществом. Однако применение активной схемы удорожает конструкцию.

В заключение отметим, что наличие PFC в конкретном питающем блоке можно идентифицировать по буквам «PFC” или «Active PFC”. Однако могут быть случаи, когда надписи не соответствуют действительности.

Однозначно судить о наличии пассивной схемы можно по наличию достаточно увесистого дросселя, а активной — по наличию еще одного радиатора с силовыми элементами (всего их должно быть три).

Вот так, друзья! Хитро компьютерный блок питания устроен, не правда ли?

Всего наилучшего!

До встречи на блоге!

Активная и реактивная мощность

Еще в школьном курсе физики нам рассказывали, что мощность бывает активная и реактивная.

Активная мощность делает полезную работу, в частности, выделяясь в виде тепла.

Классический примеры — утюг и лампа накаливания. Утюг и лампочка — почти чисто активная нагрузка, напряжение и ток на такой нагрузке совпадают по фазе.

Но существует и нагрузка с реактивностью — индуктивная (электродвигатели) и емкостная (конденсаторы). В реактивных цепях существует сдвиг фаз между током и напряжением, так называемый косинус φ (Фи).

Ток может отставать от напряжения (в индуктивной нагрузке) или опережать его (в емкостной нагрузке).

Реактивная мощность не производит полезной работы, а только болтается от генератора к нагрузке и обратно, бесполезно нагревая провода.

Это означает, что проводка должна иметь запас по сечению.

Чем больше сдвиг фаз между током и напряжением, тем большая часть мощности бесполезно рассеивается на проводах.

ККМ-контроллеры STMicroelectronics серий L6563S/H

Помимо стандартных функций и возможностей контроллеры коэффициента мощности серии L6563S/H (рис. 6) имеют ряд опций, улучшающих характеристики конечных устройств, работающих на их основе.

Рис. 6.

Среди отличительных особенностей:

• Возможность работы в режиме tracking boost;
• 1/V 2 -коррекция;
• Защита от перенапряжения, разрыва цепи обратной связи, насыщения индуктора.

Высоколинейный умножитель с коррекцией ступенчатых искажений основного тока позволяет микросхемам работать в широком диапазоне входного переменного напряжения при минимальном уровне нелинейных искажений даже при больших нагрузках.

Выходное напряжение контролируется усилителем ошибки и прецизионным источником напряжения (1% при 25°С). Стабильность контура обратной связи отслеживается упреждающей связью по напряжению (1/V 2 -коррекция), которая в данной микросхеме использует уникальную проприетарную технику, позволяющую существенно улучшить переходные процессы на линии при падениях или скачках сетевого напряжения (т.н. двунаправленная связь — «bidirectional»).

ККМ-контроллер L6563H имеет тот же набор функций, что и L6563/L6563S, с добавлением высоковольтного источника запуска. Эта возможность востребована в приложениях с жесткими требованиями по энергосбережению, а также в тех случаях, когда контроллер ККМ работает в режиме мастера.

Дополнительно L6563H имеет возможность работы в режиме отслеживания повышения (tracking boost operation
) — выходное напряжение изменяется, реагируя на изменения сетевого напряжения.

L6563H может быть использован в составе блоков питания мощностью до 400 Вт при соответствии требованиям стандартов EN61000-3-2, JEITA-MITI.

Микросхема L6564 является более компактной версией L6563S в корпусе SSOP-10 — имеет тот же драйвер, источник опорного напряжения и систему управления. В серии L6563A отсутствует защита от насыщения индуктора.

Так же, как и L6562A, ККМ-контроллеры L6263x могут работать в режиме фиксированного времени выключения (Fixed-Off-Time
). Кроме того, выводы состояния контроллера позволяют управлять ШИМ-контроллером DC/DC-преобразователя, питаемого предварительным регулятором ККМ-контроллера при нештатных ситуациях (разрыв обратной связи, насыщение индуктора, перегрузка). С другой стороны, возможно отключение ККМ-контроллера в том случае, если DC/DC-конвертор работает на малую нагрузку. В отличие от серий L6562x имеются отдельные входы управления контроллером, что делает управление достаточно гибким.

AN3142: Solution for designing a 400 W fixed-off-time controlled PFC preregulator with the L6563S and L6563H —
400-ваттный ККМ-регулятор на L6563S и L6563H в режиме fixed-off-time.

AN3027: How to design a transition-mode PFC pre-regulator with the L6563S and L6563H —
Разработка ТМ ККМ-контроллера с помощью L6563S and L6563H.

AN3203: EVL250W-ATX80PL: 250W ATX SMPS demonstration board —
Демонстрационная плата ATX блока питания на 250 ВТ.

AN3180: A 200 W ripple-free input current PFC pre-regulator with the L6563S 1 —
Корректор коэффициента мощности на L6563L свободный от шума входного тока.

AN2994: 400 W FOT-controlled PFC pre-regulator with the L6563S —
400-ваттный ККМ-контроллер на L6563S в режиме fixed-off-time.

AN3119: 250 W transition-mode PFC pre-regulator with the new L6563S —
250-ваттный ККМ-контроллер на L6563S в режиме transition-mode.

AN2941: 19 V — 75 W SMPS compliant with latest ENERGY STARR criteria using the L6563S and the L6566A —
Импульсный блок питания с выходным напряжением 19 В мощностью 75 Вт совместимый с требованиями новейшего стандарта Energy Starr.

AN3065: 100 W transition-mode PFC pre-regulator with the L6563S —
100-ваттный ККМ-контроллер на L6563S в режиме transition-mode.

Демонстрационные платы для L6563S/ L6564 показаны в таблице 4.

Таблица 4. Отладочные средства для L6563S/ L6564

Дополнительно по запросу разработчика могут быть предоставлены программные продукты для автоматизации разработки и расчета схем на L6563S, L6564 в режимах TM и fixed-off-time.

Алгоритмы управления ККМ

Корректоры коэффициента мощности используются в импульсных источниках питания, подключенных к однофазной сети переменного напряжения через двухполупериодный выпрямитель (рис. 1). ККМ строятся на базе импульсного повышающего преобразователя постоянного напряжения . К настоящему времени разработана и применяется широкая номенклатура ККМ, в которых реализованы различные алгоритмы управления транзистором импульсного преобразователя .

Рис. 1. Корректор коэффициента мощности

Для ККМ используются следующие варианты управления:

• Синхронный алгоритм управления с выключением транзистора по заданному максимальному току в накопительном дросселе (алгоритм T_I*_max). В этом случае транзистор включается синхронно с тактовым генератором импульсов, задающим период коммутации, а выключается, когда ток в дросселе достигнет заданного максимального значения I*_max. Функциональная схема управления ККМ, реализующая этот алгоритм, и диаграммы, поясняющие ее работу, представлены на рис. 2.

• Синхронный алгоритм управления с включением транзистора по заданному минимальному току в накопительном дросселе (алгоритм I*_min_T). В этом случае транзистор выключается синхронно с тактовым генератором импульсов, задающим период коммутации, а включается, когда ток в дросселе достигнет заданного минимального значения I*_min. Функциональная схема управления, реализующая этот алгоритм, и диаграммы, поясняющие ее работу, представлены на рис. 3.

• Асинхронный алгоритм управления (алгоритм I*_d_I*_d), который применительно к устройствам силовой электроники часто называют «токовым коридором». Этот алгоритм реализует скользящий режим переключения тока в накопительном дросселе около заданного среднего значения тока дросселя (I*_d). Частота переключения определяется шириной петли гистерезиса в релейном блоке, постоянной времени τ_d = L/r и заданным значением тока I*_d.

Отличительной особенностью этого алгоритма управления является зависимость периода коммутации от параметров ККМ. Функциональная схема управления, реализующая этот алгоритм, и диаграммы, поясняющие ее работу, представлены на рис. 4.

Рис. 4. Функциональная схема управления ККМ с алгоритмом I*d_I*d и диаграммы, поясняющие ее работу

Часто на ККМ возлагается дополнительная функция стабилизации постоянного напряжения на выходе. В этом случае токовый релейный контур строится как внутренний по отношению к контуру стабилизации выходного напряжения, в котором используется линейный ПИД-регулятор, придающий всей системе стабилизации заданные статические и динамические свойства. На рис. 5 показана функциональная схема управления ККМ со стабилизатором напряжения и асинхронным (U*_I*_d_I*_d) алгоритмом управления.

Рис. 5. Функциональная схема управления ККМ с асинхронным (U*_I*d_I*d) алгоритмом управления и стабилизатором напряжения

В ККМ заданный ток в дросселе в определенном масштабе должен повторять форму двухполупериодного напряжения на выходе выпрямителя.

Формирование заданного тока в дросселе KKM показано на рис. 1. Здесь напряжение на выходе двухполупериодного выпрямителя u_d = U_1m|sinωt| делится на амплитуду напряжения сети и затем умножается на заданный ток. В результате на входе системы управления транзистором (СУТ) заданный ток дросселя будет иметь необходимую форму.

Все схемы KKM в зависимости от параметров могут работать в двух принципиально различных режимах:

• в режиме непрерывного тока в накопительном дросселе;
• в режиме прерывистого тока в накопительном дросселе.

В первом случае ток в дросселе при выключенном транзисторе, замыкаясь через диод, не спадает до нуля. Во втором ток дросселя при выключенном транзисторе спадает до нуля.

Преимущество режима непрерывного тока по сравнению с режимом прерывистого тока состоит в том, что высшие гармоники тока в источнике питания выражены достаточно слабо, а пульсации напряжения на выходе незначительны. Это обеспечивает хорошую совместимость ККМ с источником питания и нагрузкой.

Недостатком режима непрерывного тока по сравнению с режимом прерывистого тока являются повышенные токи и мощности, рассеиваемые в полупроводниковых приборах при переключении. Практические схемы преимущественно проектируются так, чтобы обеспечивался режим непрерывных токов. В этом случае целесообразно использовать асинхронный алгоритм управления I*_d_I*_d, который и принят за основу при исследовании ККМ.

Простейший корректор коэффициента мощности

Устройство отличается от классического выпрямителя тем, что зарядка накопительного конденсатора осуществляется через дроссель. Электрический ток через дроссель не может измениться моментально. Соответственно, дроссель как бы усредняет ток зарядки. При правильном выборе дросселя, ток зарядки будет идти постоянно, вне зависимости от текущего значения напряжения. Мощность, соответственно, от сети тоже будет отбираться постоянно, а не только при пиках напряжения. Сила тока не будет иметь ярко выраженных всплесков. Все поставленные задачи решены.

Для нормального функционирования схемы нужен дроссель, который не будет насыщаться при максимально возможном потребляемом токе. Индуктивность дросселя должна быть такой, чтобы пульсации тока не превышали 1А, чтобы соответствовать государственным стандартам. Для 50 Гц индуктивность составляет 3 Гн. Для нагрузки 1 кВт такой дроссель, конечно, можно изготовить, но весить он будет более 50 кг, а стоить больше 10 000 рублей с учетом современной цены меди.

Похожие записи:

Как приготовить вяленую свиную шейку по пошаговому рецепту с фото Получение голубых и синих оттенков путем смешивания красок Как выбрать щетку для браширования древесины в домашних условиях Трансформаторы 5 способов, как избавиться от мух в доме и на даче Перемотка якоря электродвигателя