کنترل کننده برای تصحیح توان فعال جریان راه اندازی کم: تصحیح کننده های ضریب توان STM

امروزه دو رویکرد برای ساخت منابع تغذیه وجود دارد که ولتاژ یا جریان خروجی ثابتی را در خروجی فراهم می کند - منابع تغذیه با تثبیت پارامتریک و پالس.

در منابع خطی، پارامتر خروجی توسط یک عنصر غیر خطی تثبیت می شود. پالس - بر اساس اصل کنترل انرژی در یک سلف با استفاده از یک یا چند سوئیچ سوئیچینگ کار کنید.

مزیت اولی سطح پایین نویز با فرکانس بالا است که برای تجهیزات آنالوگ مهم است. پشت منابع ضربه ای - قدرت های بالاتر و نسبت توان به اندازه بهتر. علاوه بر این، آنها کارآمدتر هستند. مسائل پیچیدگی یا سادگی مدار بسیار بحث برانگیز است، زیرا صنعت مدرن طیف گسترده ای از راه حل ها از جمله راه حل های تک تراشه را برای هر کاربرد ارائه می دهد.

اما برای شبکه، منابع تغذیه خطی و سوئیچینگ یک بار غیر خطی هستند - شکل جریان مصرفی با جریان سینوسی متفاوت است، که منجر به ظهور هارمونیک های اضافی و در نتیجه ظاهر شدن یک جزء توان راکتیو می شود. ، گرمایش اضافی و تلفات در خطوط برق. علاوه بر این، سایر مصرف کنندگان انرژی باید اقدامات بیشتری را برای محافظت در برابر اختلالات شبکه انجام دهند - به ویژه در مورد واحدهای سوئیچینگ توان بالا که تحت بار کار می کنند. محدودیت های نویز مجاز شبکه از یک دستگاه کار توسط استانداردهای بین المللی و ملی مربوطه تنظیم می شود. شکی نیست که استانداردهای روسیه در این زمینه سخت تر و به استانداردهای جهانی نزدیک تر خواهد شد. در نتیجه، آن دسته از شرکت هایی که بر تکنیک های کاهش تداخل شبکه تسلط داشته باشند، مزیت قابل توجهی نسبت به رقبا به دست خواهند آورد.

برای کاهش تأثیر مصرف کننده فعلی بر روی شبکه، از اصلاح کننده های فعال یا غیرفعال استفاده می شود. اصلاح کننده های غیرفعال، چوک هایی هستند که بیشتر در دستگاه های کم مصرف استفاده می شوند و برای ابعاد کلی مهم نیستند. در موارد دیگر، توصیه می‌شود از اصلاح‌کننده‌های فعال فرکانس بالا، که اغلب اصلاح‌کننده‌های ضریب توان (PFC یا PFC) نامیده می‌شوند، استفاده کنید. وظایف اصلی KKM عبارتند از:

• سینوسی کردن جریان مصرفی از شبکه (کاهش اعوجاج هارمونیک).
• محدود کردن توان خروجی؛
• حفاظت از اتصال کوتاه؛
• محافظت در برابر ولتاژ کم یا اضافه ولتاژ.

در واقع، PFC را می توان به عنوان نوعی مرحله بافر (مدار) در نظر گرفت که تأثیر متقابل برق و منبع تغذیه را کاهش می دهد.

ساختار معمولی تصحیح کننده قدرت در شکل 1 نشان داده شده است.

برنج. 1.

KKM را می توان نه تنها بر روی عناصر گسسته، بلکه با استفاده از ریز مدارهای تخصصی - کنترل کننده های PFC (PFC-correctors) پیاده سازی کرد. تولید کنندگان اصلی کنترل کننده های اصلاح کننده ضریب توان عبارتند از:

• STMicroelectronics- L4981، L656x;

• تگزاس اینسترومنتز- UCx854، UC28xx؛

• یکسو کننده بین المللی - IR115x;

• نیمه هادی روشن - MC3x262، MC33368، NCP165x، NCP160x؛

• Fairchild Semiconductor- FAN48xx, FAN69x, FAN7527;

• شرکت فناوری خطی- LTC1248.

کنترلرهای KKM STMicroelectronics

STMicroelectronics چندین سری از کنترلرهای PFC مولد را ارائه می دهد که قادر به ارائه حالت های مختلف عملکرد دستگاه هستند. گزینه های اضافی ساخت منابع تغذیه سوئیچینگ را با در نظر گرفتن استانداردهای بهره وری انرژی و الزامات سطح اعوجاج وارد شده به شبکه تامین ساده می کند.

میز 1. Power Factor Corrector Controllers STMicroelectronics

تراشه	قاب	ساعات کاری	ولتاژ منبع تغذیه، V	جریان مصرفی، mA فعال / راه اندازی (کم مصرف)	توجه داشته باشید
L4981	PDIP 20; SO-20	CCM	19,5	12/0,3	شروع نرم؛ ولتاژ اضافه، حفاظت از جریان اضافه
L6561	DIP-8; SO-8	TM	11…18	4/0,05	محافظت در مقابل ولتاژ بیش از حد مجاز
L6562A	DIP-8; SO-8	TM، زمان قطعی	10,5…22,5	3,5/0,03	محافظت در مقابل ولتاژ بیش از حد مجاز
L6562AT	SO-8	TM، زمان قطعی	10,5…22,5	3,5/0,03	محافظت در مقابل ولتاژ بیش از حد مجاز
L6563H	SO-16	TM، تقویت ردیابی	10,3…22,5	5/0,09
L6563S	SO-14	TM، تقویت ردیابی	10,3…22,5	5/0,09	شروع ولتاژ بالا؛ اضافه ولتاژ، شکست فیدبک، حفاظت از اشباع سلف
L6564	SSOP 10	TM، تقویت ردیابی	10,3…22,5	5/0,09	شروع ولتاژ بالا؛ اضافه ولتاژ، شکست فیدبک، حفاظت از اشباع سلف

ریز مدار کنترل کننده اصلاح کننده قدرت L4981به شما امکان می دهد منابع تغذیه بسیار کارآمد با مصرف جریان سینوسی بسازید. ضریب توان می تواند تا 0.99 با هارمونیک کم باشد. خود ریز مدار با استفاده از فناوری BCD 60II اجرا می شود و بر اساس اصل کنترل جریان متوسط ​​(CCM) عمل می کند و مصرف جریان سینوسی را حفظ می کند.

L4981 را می توان در سیستم هایی با ولتاژ تغذیه از 85 تا 265 ولت بدون درایور سوئیچ برق خارجی استفاده کرد. سری "A" برای کنترلر PWM از فرکانس ثابت استفاده می کند. سری "B" علاوه بر این از مدولاسیون فرکانس برای بهینه سازی فیلتر ورودی استفاده می کند.

این ریز مدار همچنین شامل: منبع ولتاژ مرجع دقیق، تقویت کننده خطا، مداری برای مسدود کردن عملکرد در صورت افت ولتاژ بحرانی، سنسور جریان، مدار شروع نرم و حفاظت از اضافه ولتاژ و جریان اضافه می باشد. سطح سفر اضافه جریان برای L4981Aبا استفاده از یک مقاومت خارجی تنظیم کنید. برای بهبود دقت در سری L4981Bیک تقسیم کننده ولتاژ خارجی استفاده می شود.

ویژگی های کلیدی:

• Boost-PWM با ضریب توان تا 0.99؛
• اعوجاج جریان بیش از 5٪؛
• ورودی جهانی؛
• مرحله خروجی قدرتمند (دو قطبی و ماسفت)؛
• حفاظت در برابر ولتاژ کم با پسماند و آستانه روشن شدن قابل برنامه ریزی؛
• منبع ولتاژ مرجع داخلی با دقت 2% (در دسترس خارجی).
• جریان شروع کم (~ 0.3 میلی آمپر)؛
• سیستم شروع نرم.

سلسله L6561یک نسخه بهبود یافته از کنترلر PFC است L6560(کاملاً با آن سازگار است). نوآوری های عمده:

• یک ضریب آنالوگ پیشرفته که به دستگاه اجازه می دهد در محدوده ولتاژ ورودی وسیع (85 تا 265 ولت) با عملکرد عالی اعوجاج هارمونیک (THD) کار کند.
• جریان راه اندازی به چندین میلی آمپر (~ 4 میلی آمپر) کاهش می یابد.
• یک پین مجوز کار برای تضمین مصرف کم انرژی در حالت آماده به کار ( در کنار).

قابلیت های کلیدی تجسم یافته در فناوری ترکیبی BCD:

• جریان شروع بسیار کم (~ 50μA)؛
• مرجع ولتاژ داخلی 1٪؛
• حفاظت از اضافه ولتاژ قابل برنامه ریزی؛
• سنسور جریان بدون فیلتر پایین گذر خارجی؛
• جریان ساکن کم

مرحله خروجی می تواند سوئیچ های MOS یا IGBT را با جریان های کنترلی تا 400 میلی آمپر به حرکت درآورد. ریز مدار در حالت گذرا از تصحیح کننده های ضریب توان - حالت انتقال (TM) - یک حالت میانی بین پیوسته (CCM) و متناوب (DCM) کار می کند. L6561 برای منبع تغذیه بالاست لامپ های تخلیه، آداپتورهای برق، منابع تغذیه سوئیچینگ بهینه شده است.

کنترلر KKM L6562A / L6562ATهمچنین در حالت گذرا (TM) عمل می کند و با مدل های قبلی L6561 و L6562 سازگار است. ضریب خطی بالای آن دارای مدار خاصی برای کاهش عدم تطابق AC ورودی است که به آن اجازه می دهد در طیف وسیعی از ولتاژهای ورودی با اعوجاج هارمونیک کم در انواع بارها کار کند. ولتاژ خروجی توسط یک تقویت کننده عملیاتی با مرجع ولتاژ با دقت بالا (تا 1٪ دقت) کنترل می شود.

L6562A / L6562AT در حالت بیکار دارای مصرفی در حدود 60 μA و جریان کاری تنها 5 میلی آمپر است. ورودی کنترل روشن/خاموش ایجاد دستگاه‌های پایانی را تسهیل می‌کند که الزامات Blue Angel، EnergyStar، Energy2000 و تعدادی دیگر را برآورده می‌کنند.

یک سیستم موثر حفاظت از اضافه ولتاژ دو سطحی حتی در صورت اضافه بار در زمان راه اندازی اصلاح کننده یا در صورت شکستن بار در حین کار، کار می کند.

مرحله خروجی قادر است تا 600 میلی آمپر جریان خروجی و 800 میلی آمپر جریان ورودی را ارائه دهد که برای راه اندازی ماسفت های پرقدرت یا سوئیچ های IGBT کافی است. علاوه بر قابلیت‌های فوق، L6562A می‌تواند در حالت خاموشی ثابت اختصاصی ( ثابت-خاموش) - شکل 2.

برنج. 2.

سری کنترلر KKM L6563، L6563S، L6563H، L6564طبق طرح یک اصلاح کننده ضریب توان معمولی که در حالت TM با تعدادی ویژگی اضافی کار می کند ساخته شده اند.

L6563، L6563S دارای حالت عملکرد تقویت ردیابی، ورودی پیش بینی ولتاژ دو جهته، ورودی فعال کردن عملیات، منبع ولتاژ مرجع دقیق (دقت در 25 درجه سانتیگراد در 1 ... 1.5٪) هستند. علاوه بر این، در ریز مدار یکپارچه شده است: مدارهای حفاظت از اضافه ولتاژ با آستانه قابل تنظیم، پارگی حلقه بازخورد (خاموش کردن ریز مدار)، اشباع سلف (خاموش کردن ریز مدار). آشکارساز افت بحرانی ولتاژ متناوب قابل برنامه ریزی حداکثر مصرف جریان L6563xدر حالت فعال بیش از 6 میلی آمپر نیست، جریان راه اندازی کمتر از 100 میکروآمپر است.

ریز مدار کنترل کننده اصلاح کننده
ضریب قدرت L6562A

کاربردهای کنترل کننده PFC عبارتند از:

• منابع تغذیه سوئیچینگ که الزامات استانداردهای IEC61000-3-2 را برآورده می کنند (تلویزیون، مانیتور، کامپیوتر، کنسول بازی).
• مبدل / شارژرهای AC / DC با قدرت تا 400 وات؛
• بالاست الکترونیکی؛
• لایه ورودی سرورها و وب سرورها.

ویژگی های کلیدی L6562A عبارتند از:

• راه حل ضریب اختصاصی؛
• سطوح حفاظت اضافه ولتاژ قابل تنظیم؛
• جریان شروع بسیار کم - 30 mA.
• جریان ساکن کم - 2.5 میلی آمپر؛
• مرحله خروجی قدرتمند برای کنترل کلیدهای برق - 600800 میلی آمپر.

ریز مدارها در بسته های فشرده هشت پین DIP-8 و SO-8 موجود هستند. بلوک دیاگرام L6562A در شکل 3 نشان داده شده است.

برنج. 3.

ورودی معکوس تقویت کننده خطا، عملکردهای خروجی را برای عملکرد ریزمدار جدا می کند. هنگامی که ولتاژ روی آن زیر 0.2 ولت باشد، ریز مدار را خاموش می کند و در نتیجه مصرف برق آن را کاهش می دهد و هنگامی که آستانه 0.45 ولت فراتر رفت، ریز مدار به حالت فعال می رود. هدف اصلی این تابع کنترل کنترلر KKM است، به عنوان مثال، می توان آن را توسط کنترلر PWM بعدی مبدل ولتاژ کنترل کرد. یک ویژگی اضافی ارائه شده توسط عملکرد خاموش، خاموش شدن خودکار در صورت اتصال ولتاژ به زمین در مقاومت امپدانس پایین تقسیم کننده خروجی یا مدار باز در تقسیم کننده است.

سیگنال خروجی تقویت کننده خطا از طریق مدارهای بازخورد جبرانی به ورودی معکوس آن تغذیه می شود. در واقع عملکرد این مدارها تعیین کننده پایداری ولتاژ خروجی، ضریب توان بالا و هارمونیک کم است.

پس از یکسو کننده، ولتاژ منبع تغذیه اصلی از طریق یک تقسیم کننده ولتاژ وارد ورودی ضریب فزاینده می شود و به عنوان منبع سیگنال سینوسی مرجع برای حلقه جریان عمل می کند.

ولتاژ از مقاومت اندازه گیری در مدار سوئیچ قدرت به ورودی مقایسه کننده PWM تغذیه می شود، جایی که با یک سیگنال سینوسی مرجع مقایسه می شود تا لحظه باز شدن سوئیچ را تعیین کند. برای کاهش اثر نویز ضربه، تاخیر سخت افزاری 200 ns از لبه جلویی ضربه اجرا می شود. در جلوی منفی پالس مغناطیس زدایی سلف، کلید پاور بسته است.

نمونه ای از مدار سوئیچینگ L6562A منبع ولتاژ افزایش 400 ولت است (شکل 4).

برنج. 4.

مثال دوم استفاده از L6562A به عنوان بخشی از منبع تغذیه برای چراغ های LED است (شکل 5).

برنج. 5.

L6562A دارای یک مدار اختصاصی است که اثر گذراهای ولتاژ را در اطراف ولتاژ ورودی ac صفر زمانی که دیودهای پل یکسو کننده هنوز بسته هستند و جریان عبوری از پل صفر است، کاهش می دهد. برای مبارزه با این اثر، مدار داخلی کنترلر KKM را مجبور می کند تا در لحظه ای که ولتاژ شبکه از صفر عبور می کند (زمانی که کلید برق در حالت باز است افزایش می یابد، انرژی بیشتری پمپاژ کند). در نتیجه مدت زمانی که در طی آن توان (جریان) مصرف مدار ناکافی است کاهش می یابد و خازن فیلتر که بعد از پل قرار دارد کاملاً تخلیه می شود. مقدار کم ولتاژ مرجع اجازه می دهد تا از یک مقاومت با مقاومت کمتر برای اندازه گیری جریان در مدار سوئیچ برق استفاده کنید، به ترتیب، توان تلف شده در آن کاهش می یابد (تلفات برق کمتر ® گرمایش کمتر ® نیازهای کمتر برای سیستم خنک کننده و تهویه) . جریان های ورودی کم حفاظت از اضافه ولتاژ دینامیکی امکان استفاده از یک مقاومت بالایی با امپدانس بالا را در تقسیم کننده ولتاژ فیدبک ولتاژ بدون افزایش تأثیر نویز می دهد. در نتیجه مصرف جریان مدار در حالت آماده به کار کاهش می یابد (مهم در ارتباط با الزامات استانداردهای صرفه جویی در انرژی). جدول 2 پارامترهای اصلی کنترلر PFC L6562A را نشان می دهد.

جدول 2. پارامترهای عملکرد اصلی L6562A

پارامتر	معنی
آستانه روشن/خاموش، V	12,5/10
گسترش مقادیر آستانه خاموش شدن (حداکثر)، V	0.5 ±
جریان ریز مدار قبل از راه اندازی (حداکثر)، μA	60
ضریب افزایشی	0,38
مقدار ولتاژ مرجع، V	1,08
زمان پاسخ به تغییر در جریان، ns	175
جریان سوئیچینگ دینامیکی مدار OVP، μA	27
آستانه آشکارساز صفر، خاموش / فعال / نگه داشتن، V	1,4/0,7/0
آستانه روشن/خاموش ریزمدار، V	0,45/0,2
افت ولتاژ در درایور کلید داخلی، V	2,2
تاخیر نسبت به جلوی پالس در سنسور جریان، ns	200

همه اینها L6562A را به یک راه حل کم هزینه عالی برای یو پی اس های تا 350 وات، مطابق با الزامات استانداردهای EN61000-3-2 تبدیل می کند.

برنامه ها و روش های محاسبه مجموعه های معمولی برای طرح های مبتنی بر L6562A / AT در راهنمای برنامه آورده شده است. لیستی از اسناد اصلی در زیر آورده شده است.

AN3159: STEVAL-ILH005V2: بالاست الکترونیکی HID 150 واتی -واحد بالاست الکترونیکی داخلی با توان تا 150 وات.

AN2761: راه حلی برای طراحی پیش تنظیم کننده PFC حالت انتقال با L6562A -نمونه هایی از ساخت یک کنترل کننده اولیه با یک PFC در حالت گذرا بر اساس L6562A.

AN2782: راه حلی برای طراحی پیش تنظیم کننده PFC با زمان ثابت 400 وات با L6562A -نمونه ای از توسعه پیش تنظیم کننده PFC 400 واتی بر اساس L6552A در حالت خاموش با زمان ثابت.

AN2928: مبدل باک اصلاح شده برای کاربردهای LED -مبدل باک اصلاح شده برای روشنایی LED.

AN3256: درایور LED ارزان قیمت برای لامپ A19 -درایور LED ارزان قیمت برای لامپ های A19.

AN2983: درایور LED معکوس جریان ثابت با استفاده از L6562A -درایور LED جریان ثابت در L6562A.

AN2835: بالاست لامپ HID 70 واتی بر اساس L6569، L6385E و L6562A -مدار بالاست الکترونیکی برای لامپ های تخلیه.

AN2755: پیش تنظیم کننده PFC با 400 وات FOT با L6562A -پیش رگولاتور 400 وات مبتنی بر L6562A در حالت زمان خاموشی ثابت.

AN2838: برد نمایشی مبدل فلای بک با ضریب توان بالا 35 وات با استفاده از L6562A -برد آزمایشی برای مبدل گسترده با ضریب توان بالا 35 وات بر اساس L6562A.

AN3111: درایور LED تک مرحله ای آفلاین 18 واتی -درایور LED تک سطحی 18 واتی.

AN2711: ورودی 120 VAC-درایور LED قابل تنظیم Triac بر اساس L6562A -درایور LED قابل تنظیم تریستور روی L6562A با توان 120 وات.

تابلوهای نمایشی ارائه شده توسط STMicroelectronics به شما امکان می دهد تا به سرعت حالت های مختلف عملکرد ریز مدارها را درک کنید و همچنین ببینید که دستگاه ها در شرایط کاری مختلف چگونه رفتار می کنند. علاوه بر این، ابزارهای اشکال زدایی به عنوان نمونه اولیه دستگاه عمل می کنند. در زمان نگارش این مقاله، مجموعه ابزارهای رفع اشکال زیر برای آشنایی با L6562A - جدول 3 ارائه شده است.

جدول 3. ابزارهای اشکال زدایی برای L6562A

پرداخت	ظاهر	شرح
STEVAL-ILL027V2		درایور LED مستقل 18 وات
EVL6562A-TM-80W		برد ارزیابی تصحیح کننده ضریب توان 80 وات که در حالت TM کار می کند
STEVAL-ILL013V1		PFC مستقل قابل تنظیم و درایور LED قابل تنظیم برق مبتنی بر L6562A
EVL6562A-LED		تابلوی نمایشی درایور LED جریان ثابت L6562A
STEVAL-ILL016V2		درایور LED تریستور خودکفا در L6562AD و TSM1052
STEVAL-ILL019V1		درایور LED مستقل 35 وات برای منبع نور LED Quad HB RGGB
STEVAL-ILL034V1		درایور LED برای لامپ های A19 مبتنی بر L6562A (با هدف بازار آمریکا)
EVL6562A-400W L6562A		تنظیم کننده پیش ولتاژ با PFC در حالت زمان خاموشی ثابت

کنترلرهای KKM سری STMicroelectronics L6563S / H

علاوه بر ویژگی ها و قابلیت های استاندارد، کنترل کننده های ضریب قدرت سری L6563S / H (شکل 6) تعدادی گزینه برای بهبود عملکرد دستگاه های نهایی خود دارند.

برنج. 6.

از جمله ویژگی های متمایز:

• امکان کار در حالت تقویت ردیابی.
• 1 / V 2 -اصلاح;
• حفاظت در برابر اضافه ولتاژ، بازخورد حلقه باز، اشباع سلف.

ضریب خطی بالا با تصحیح گام جریان اصلی به ریز مدارها اجازه می دهد تا در محدوده وسیعی از ولتاژ ورودی AC با حداقل سطح اعوجاج هارمونیک، حتی در بارهای بالا، کار کنند.

ولتاژ خروجی توسط یک تقویت کننده خطا و یک منبع ولتاژ دقیق (1٪ در 25 درجه سانتیگراد) کنترل می شود. پایداری حلقه بازخورد با کوپلینگ ولتاژ رو به جلو (تصحیح 1 / V 2) نظارت می شود، که در این ریزمدار از یک تکنیک اختصاصی منحصر به فرد استفاده می شود که اجازه می دهد تا به طور قابل توجهی گذرهای خط را در هنگام افت یا افزایش ولتاژ شبکه (به اصطلاح دو جهته) بهبود بخشد. ارتباط - "دو جهته").

کنترلر L6563H PFC عملکردی مشابه با L6563 / L6563S با افزودن منبع ماشه ولتاژ بالا دارد. این ویژگی در برنامه هایی با الزامات صرفه جویی در انرژی و همچنین در مواردی که کنترل کننده POS در حالت اصلی کار می کند، مورد تقاضا است.

علاوه بر این، L6563H توانایی کار در حالت ردیابی تقویتی را دارد ( عملیات تقویت ردیابی) - ولتاژ خروجی در پاسخ به تغییرات ولتاژ شبکه تغییر می کند.

L6563H را می توان با منبع تغذیه تا 400 وات مطابق با استانداردهای EN61000-3-2، JEITA-MITI استفاده کرد.

ریزمدار L6564 نسخه فشرده تری از L6563S در بسته SSOP-10 است - درایور، مرجع ولتاژ و سیستم کنترل یکسانی دارد. در سری L6563A هیچ محافظ اشباع سلف وجود ندارد.

مانند L6562A، کنترلرهای PFC L6263x می توانند در حالت خاموش بودن ثابت کار کنند ( ثابت-خاموش). علاوه بر این، خروجی های وضعیت کنترلر به شما امکان می دهد کنترل کننده PWM مبدل DC / DC را کنترل کنید که توسط پیش تنظیم کننده کنترلر KKM در شرایط اضطراری (گسست بازخورد، اشباع سلف، اضافه بار) تغذیه می شود. از طرف دیگر، اگر مبدل DC / DC با بار کم کار می کند، می توان کنترل کننده PFC را خاموش کرد. برخلاف سری L6562x، ورودی های کنترل کنترلر جداگانه برای کنترل انعطاف پذیر وجود دارد.

AN3142: راه حلی برای طراحی پیش تنظیم کننده PFC با زمان ثابت 400 وات با L6563S و L6563H -کنترلر PFC 400 وات در L6563S و L6563H در حالت زمان خاموشی ثابت.

AN3027: نحوه طراحی یک پیش تنظیم کننده PFC در حالت انتقال با L6563S و L6563H -توسعه کنترلر TM KKM با استفاده از L6563S و L6563H.

AN3203: EVL250W-ATX80PL: برد نمایشی ATX SMPS 250 واتی -برد دمو ATX 250W PSU.

AN3180: یک پیش تنظیم کننده PFC جریان ورودی بدون موج 200 وات با L6563S 1 -اصلاح کننده ضریب توان در L6563L فاقد نویز جریان ورودی است.

AN2994: پیش تنظیم کننده PFC با 400 وات FOT با L6563S -کنترلر PFC 400 وات در L6563S در حالت زمان خاموشی ثابت.

AN3119: پیش تنظیم کننده PFC در حالت انتقال 250 وات با L6563S جدید -کنترلر 250 وات PFC در L6563S در حالت انتقال.

AN2941: 19 V - 75 W SMPS مطابق با آخرین معیارهای ENERGY STARR با استفاده از L6563S و L6566A -منبع تغذیه سوئیچینگ 19 ولت 75 وات، آخرین مطابق با Energy Starr.

AN3065: پیش تنظیم کننده PFC در حالت انتقال 100 وات با L6563S -کنترلر 100 وات PFC در L6563S در حالت انتقال.

تابلوهای نمایشی برای L6563S / L6564 در جدول 4 نشان داده شده است.

جدول 4. ابزارهای اشکال زدایی برای L6563S / L6564

نام	ظاهر	شرح
EVL250W-ATX80PL		برد منبع تغذیه ATX 250 وات
EVL6563S-250W		پیش تنظیم کننده 250 واتی PFC بر اساس L6563S در حالت TM
EVL6563S-100W		پیش تنظیم کننده 100 وات PFC بر اساس L6563S در حالت TM
EVL6563S-200ZRC		اصلاح کننده ضریب توان در L6563S بدون نویز جریان ورودی (200 وات)
EVL185W-LEDTV		منبع تغذیه 185 واتی برای تلویزیون های LED با تصحیح ضریب توان، حالت آماده به کار بر اساس L6564، L6599A و VIPER27L

علاوه بر این، به درخواست توسعه‌دهنده، می‌توان محصولات نرم‌افزاری را برای خودکارسازی توسعه و محاسبه مدارها در L6563S، L6564 در حالت‌های TM و زمان خاموش ارائه کرد.

رهنمودهای انتخاب مولفه
برای کنترلر PFC

برای عملکرد صحیح ریز مدارهای کنترلرهای KKM، عملکرد پایدار دستگاه و انطباق آن با الزامات استانداردها، انتخاب یک حالت عملکرد مناسب ضروری است.

به عنوان یک قاعده، برای توان های کمتر از 200 وات، کنترل کننده های L6562A / 3S / 3H / 4 PFC در حالت TM روشن می شوند. برای دستگاه هایی که با توان بیش از 200 وات کار می کنند، از ریز مدار L4981 استفاده می شود (حالت کار آن CCM است). سری L6562A / 3S / 3H / 4 همچنین می تواند در حالت های Fixed-Off-Time یا Reeple-Seering استفاده شود.

کلید ماسفت برق و دیود یکسو کننده برای بخش برق اصلاح کننده یا منبع تغذیه را می توان به راحتی از محصولات STMicroelectronics انتخاب کرد.

برای دستگاه های کم مصرف (تا 100 وات)، سوئیچ های برق خانواده SuperMesh3، به عنوان مثال، سری STx10N62K3، مناسب هستند. برای توان متوسط ​​(100… 1000 W) - خانواده MDMesh2 از سری STx25NM50M. و برای منابع قدرتمندی که با توان بیش از 1 کیلو وات کار می کنند - خانواده MDMesh5 از سری STP42N65M5.

نتیجه

علیرغم محدوده نسبتاً کوچک کنترلرهای KKM ارائه شده از نظر تعداد سری، محصولات STMicroelectronics، به دلیل تعدادی راه حل مدار موفق و انواع حالت های عملیاتی ممکن، تقریباً کل محدوده کاربرد مبدل های انرژی سوئیچینگ را پوشش می دهند - تا / منابع تغذیه پایین، درایورهای لامپ LED، اصلاح کننده های ضریب قدرت.

علاوه بر این، اطلاعات و پشتیبانی فنی برای توسعه دهنده برای طیف وسیعی از برنامه ها ارائه می شود - از توصیه ها برای استفاده و برنامه های محاسبه بلوک ها و گره ها تا اشکال زدایی و تابلوهای نمایش.

دریافت اطلاعات فنی، سفارش نمونه، تحویل - ایمیل:

درباره ST Microelectronics

دوباره سلام!..
متأسفانه، مقاله من به تاخیر افتاد، tk. یک پروژه فوری برای کار وجود داشت و همچنین ظاهر شد مشکلات جالبهنگام اجرای یک اصلاح کننده ضریب توان ( بیشتر KKM). و آنها به دلیل موارد زیر ایجاد شدند - در تولید ما از یک ریز مدار "سفارشی" برای کنترل KKM استفاده می کنیم که برای وظایف ما توسط یک اتریش دوست به ویژه در سال 1941 تولید می شود و بر این اساس ما نمی توانیم آن را در فروش پیدا کنیم. بنابراین، وظیفه بازسازی این ماژول برای پایه اولیه موجود و انتخاب من بر روی ریزمدار کنترل کننده PWM افتاد - L6561.
چرا دقیقا اون؟ دسترسی معمولی، یا بهتر است بگوییم در آن یافت شد "تراشه و شیب"، من دیتاشیت را خواندم - از آن خوشم آمد. من یکباره 50 قطعه سفارش دادم، زیرا ارزان تر است و در پروژه های آماتور خود من قبلاً چندین کار برای او دارم.

حالا در مورد اصل مطلب: در این مقاله به شما خواهم گفت که چگونه طراحی مبدل های تک چرخه را تقریباً از ابتدا به یاد آوردم ( به نظر می رسد، آنها چه ربطی به آن دارند؟)، چرا او یک دوجین کلید را کشت و چگونه از آن برای شما اجتناب کنید. این بخش نظریه را بیان می کند و اگر از آن غفلت کنید چه اتفاقی می افتد. اجرای عملی طبق قولی که داده بودم در قسمت بعدی منتشر خواهد شد شارژراز آنجا که آنها در اصل یک ماژول هستند و باید با هم آزمایش شوند.
با نگاهی به آینده، من می گویم که برای قسمت بعدی من قبلاً چند ده عکس و فیلم آماده کرده ام که حافظه من برای مدت طولانی نیست. "بازآموزی"ابتدا به دستگاه جوش و سپس به منبع تغذیه برای "بز"... کسانی که در تولید کار می کنند متوجه می شوند که چه نوع حیوانی است و چقدر مصرف می کند تا ما را گرم نگه دارد)))

و حالا به قوچ های ما ...

اصلاً چرا به این KKM نیاز داریم؟

نکته اصلی مشکل یکسو کننده "کلاسیک" با خازن های ذخیره سازی (این چیزی است که 220 ولت AC را به + 308 ولت DC تبدیل می کند) که بر اساس جریان سینوسی کار می کند، این است که این خازن فقط در لحظاتی که ولتاژ شارژ می شود (از شبکه انرژی می گیرد) شارژ می شود. بیشتر از خودش به او اعمال می شود.

به زبان انسان، ضعیف و با مدارج علمی نخوانید

همانطور که می دانیم، در صورت عدم وجود اختلاف پتانسیل، جریان الکتریکی به طور کامل از حرکت خودداری می کند. جهت جریان جریان نیز به علامت این اختلاف بستگی خواهد داشت!اگر ترسیدید و تصمیم گرفتید موبایل خود را با ولتاژ 2 ولت شارژ کنید، جایی که باتری لیتیوم یون برای ولتاژ 3.7 ولت طراحی شده است، هیچ نتیجه ای حاصل نمی شود. زیرا جریان توسط منبعی که بیشترین پتانسیل را دارد داده می شود و منبعی که پتانسیل کمتری دارد انرژی دریافت می کند.
همه چیز مثل زندگی است!وزن شما 60 کیلوگرم است، و آن مردی که در خیابان آمده بود تا 120 کیلوگرم را صدا کند - واضح است که او بیدمشک ها را توزیع می کند و شما آنها را دریافت خواهید کرد. بنابراین در اینجا نیز - یک باتری با 2 ولت 60 کیلوگرمی خود نمی تواند جریان 120 کیلوگرمی 3.7 ولت را به باتری برساند. با خازن هم همینطور اگر + 310 ولت داشته باشه و + 200 ولت بهش بزنی از دریافت جریان خودداری میکنه و شارژ نمیشه.

همچنین شایان ذکر است که بر اساس "قاعده" که در بالا توضیح داده شد، زمان اختصاص داده شده به خازن برای شارژ بسیار کم خواهد بود. جریان ما طبق یک قانون سینوسی تغییر می کند، یعنی ولتاژ مورد نیاز فقط در قله های سینوسی خواهد بود!اما خازن باید کار کند، بنابراین عصبی می شود و سعی می کند شارژ شود. او برخلاف برخی قوانین فیزیک را می‌داند و «می‌داند» که زمان کوتاه است و بنابراین در همین لحظات، زمانی که ولتاژ در اوج خود است، شروع می‌کند تا فقط یک جریان عظیم را مصرف کند. پس از همه، برای کار کردن دستگاه تا اوج بعدی کافی است.

کمی در مورد این "قله ها":

شکل 1 - پیک هایی که در آنها خازن شارژ می شود

همانطور که می بینیم، بخشی از دوره ای که در آن EMF مقدار کافی برای شارژ می گیرد (به طور تصویری 280-310 ولت) حدود 10٪ از کل دوره در شبکه AC است. معلوم می شود که به جای اینکه دائماً به آرامی از شبکه انرژی بگیریم ، فقط در قسمت های کوچک آن را بیرون می آوریم ، در نتیجه شبکه را "بیش از حد" می کنیم. با توان 1 کیلو وات و بار القایی، جریان در زمان چنین "پیک ها" می تواند بی سر و صدا به مقادیری برسد. 60-80A.

بنابراین، وظیفه ما به حصول اطمینان از استخراج یکنواخت انرژی از شبکه خلاصه می شود تا شبکه را بیش از حد بارگذاری نکنیم! این KKM است که به ما امکان می دهد این وظیفه را در عمل پیاده سازی کنیم.

این KKM شما کیست؟

تصحیح کننده قدرت- این یک مبدل ولتاژ افزایش دهنده متداول است، اغلب یک سره است. زیرا ما از مدولاسیون PWM استفاده می کنیم، سپس در لحظه باز شدن کلید ولتاژ خازن ثابت است. اگر ولتاژ خروجی را تثبیت کنیم، جریان گرفته شده از شبکه متناسب با ولتاژ ورودی است، یعنی طبق یک قانون سینوسی بدون پیک ها و نوسانات مصرفی که قبلا توضیح داده شد، به آرامی تغییر می کند.

مدار KKM ما

سپس تصمیم گرفتم که اصول خود را تغییر ندهم و همچنین به برگه داده کنترل کننده ای که انتخاب کردم تکیه کردم - L6561... مهندسان شرکت STMicroelectronicsقبلاً همه چیز را برای من انجام داده اند، و به طور خاص، او قبلا مدارهای ایده آل را برای محصول خود توسعه داده است.
بله، من می توانم همه چیز را از ابتدا بشمارم و یک یا دو روز را صرف این کار کنم، یعنی تمام تعطیلات آخر هفته که قبلاً کمیاب هستم، اما سوال اینجاست که چرا؟ برای اینکه به خودم ثابت کنم که می توانم، خوشبختانه این مرحله مدتهاست که پشت سر گذاشته شده است)) در اینجا یک حکایت ریش دار در مورد مساحت توپ های قرمز به یاد می آورم، می گویند یک ریاضیدان فرمولی را اعمال می کند و یک مهندس میزی را با مساحت توپ های قرمز بیرون می آورد ...در این مورد هم همینطور است.

من به شما توصیه می کنم بلافاصله به این واقعیت توجه کنید که مدار موجود در دیتاشیت برای 120 وات طراحی شده است، به این معنی که ما باید با 3 کیلووات ما سازگار شود و استرس های کاری گزاف

اکنون یک سند کوچک برای آنچه در بالا توضیح داده شد:
برگه اطلاعات L6561

اگر به صفحه 6 نگاه کنیم، چندین نمودار خواهیم دید، ما به یک نمودار با امضا علاقه مند هستیم. شبکه با برد وسیعباسورمانسکی به چه معناست "برای کار در طیف گسترده ای از ولتاژ تغذیه" ... وقتی در مورد ولتاژهای گزاف صحبت کردم، این "حالت" بود که در ذهن داشتم. این دستگاه جهانی در نظر گرفته می شود، یعنی می تواند از هر شبکه استاندارد (به عنوان مثال، در حالت های 110 ولت) با محدوده ولتاژ 85 - 265 ولت کار کند.

این راه حل به ما اجازه می دهد تا یو پی اس خود را با عملکرد تثبیت کننده ولتاژ ارائه کنیم! برای بسیاری، چنین محدوده ای بیش از حد به نظر می رسد و سپس می توانند این ماژول را با در نظر گرفتن ولتاژ تغذیه 220 ولت + - 15٪ انجام دهند. این یک هنجار در نظر گرفته می شود و 90٪ از دستگاه ها در رده قیمت تا 40 هزار روبل به طور کلی فاقد KKM هستند و 10٪ از آن فقط با محاسبه انحرافات بیش از 15٪ استفاده می کنند. این بدون شک به شما امکان می دهد تا حدودی هزینه و ابعاد را کاهش دهید، اما اگر هنوز فراموش نکرده اید، ما در حال ساخت دستگاهی هستیم که موظف به رقابت با آن است. ARS!

بنابراین، برای خودم، تصمیم گرفتم صحیح ترین گزینه را انتخاب کنم و یک مخزن غیرقابل کشتن بسازم که می توان آن را حتی در کشوری که یک دستگاه جوش 100 ولت یا یک پمپ در چاه در شبکه وجود دارد، بیرون کشید:


شکل 2 - طراحی مدار استاندارد پیشنهاد شده توسط ST

انطباق مدارهای استاندارد برای وظایف ما

الف) وقتی از LH به این نمودار نگاه می کنم، اولین چیزی که به ذهنم می رسد این است لازم است یک فیلتر حالت مشترک اضافه کنید!و این درست است، زیرا در قدرت بالا، آنها الکترونیک را "دیوانه می کنند". برای جریان های 15 آمپر و بیشتر، ظاهری پیچیده تر از آن چیزی است که خیلی ها در همان منابع تغذیه کامپیوتری که تنها 500 تا 600 وات وجود دارد دیده می شود. بنابراین، این ویرایش یک مورد جداگانه خواهد بود.

ب) ما خازن C1 را می بینیم، شما می توانید یک فرمول حیله گر را بگیرید و ظرفیت مورد نیاز را محاسبه کنید، و من به کسانی که می خواهند در این مورد کاوش کنند، توصیه می کنم که در یک دوره مهندسی برق سال 2 را از هر پلی تکنیکی به خاطر بسپارند. اما من این کار را نمی کنم، زیرا طبق مشاهدات خود من از محاسبات قدیمی، به یاد دارم که تا 10 کیلو وات این ظرفیت با توجه به افزایش قدرت تقریباً به صورت خطی رشد می کند. یعنی با در نظر گرفتن 1 μF در هر 100 وات، دریافت می کنیم که برای 3000 وات به 30 μF نیاز داریم. این کانتینر به راحتی از آن جذب می شود 7 خازن های فیلم 4.7 μF و 400 ولت هر کدام. حتی کمی با حاشیه، زیرا ظرفیت خازن به شدت به ولتاژ اعمال شده بستگی دارد.

ج) ما به یک ترانزیستور قدرت جدی نیاز داریم، زیرا جریان مصرف شده از شبکه به صورت زیر محاسبه می شود:


شکل 3 - محاسبه جریان نامی برای PFC

گرفتیم 41.83A... اکنون صادقانه اعتراف می کنیم که نمی توانیم دمای کریستال ترانزیستور را در محدوده 20-25 درجه سانتیگراد نگه داریم. بلکه می توانیم غلبه کنیم، اما برای چنین قدرتی گران تمام خواهد شد. پس از 750 کیلو وات، هزینه خنک سازی با فریون یا اکسیژن مایع فرسایش می یابد، اما تا کنون این مقدار دور از آن است))) بنابراین، ما باید ترانزیستوری را پیدا کنیم که بتواند 45-50A را در دمای 55-60 درجه سانتیگراد ارائه دهد.

با توجه به اینکه اندوکتانس در مدار وجود دارد، ترجیح می دهم IGBTترانزیستور، برای سرسخت ترین. جریان محدود کننده باید برای جستجو ابتدا حدود 100A انتخاب شود، زیرا این جریان در 25 درجه سانتیگراد است، با افزایش دما، جریان سوئیچ محدود ترانزیستور کاهش می یابد.

کمی در مورد کری FET

من به معنای واقعی کلمه در 9 ژانویه یک بسته از ایالات متحده از دوستم با یک دسته از ترانزیستورهای مختلف برای آزمایش دریافت کردم ، این معجزه نام دارد - CREE FET... من نمی گویم که این یک فناوری بزرگ جدید است، در واقع، ترانزیستورهای مبتنی بر کاربید سیلیکون در دهه 80 ساخته شده اند، آنها فقط به ذهنشان آوردند که چرا فقط در حال حاضر. من به عنوان یک دانشمند مواد اولیه و به طور کلی آهنگساز، در مورد این صنعت دقیق هستم، بنابراین به این محصول بسیار علاقه مند بودم، به خصوص که 1200 ولت در ده ها و صدها آمپر اعلام شده بود. من نتوانستم آنها را در روسیه بخرم، بنابراین به همکلاسی سابقم مراجعه کردم و او با مهربانی برای من یک دسته نمونه و یک تخته تست با فوروارد فرستاد.
یک چیز می توانم بگویم - این عزیزترین آتش بازی من بود!
8 کلید به قدری خراب شد که من برای مدت طولانی ناراحت بودم ... در واقع ، 1200 ولت یک رقم تئوری برای فناوری است ، 65A اعلام شده فقط یک جریان ضربه ای است ، اگرچه اسناد به وضوح نرخ اسمی را بیان کرده است. ظاهراً یک چاه "جریان ضربه ای نامی" یا هر چیز دیگری که چینی ها به ذهنشان خطور می کند وجود داشته است. به طور کلی، هنوز هم مزخرف است، اما یک اما وجود دارد!
زمانی که من انجام دادم CMF10120Dیک اصلاح کننده برای 300 وات، معلوم شد که در همان رادیاتور و مدار دمای 32 درجه سانتیگراد در مقابل 43 برای یک IGBT دارد و این بسیار قابل توجه است!
نتیجه گیری در مورد CREE: فناوری مرطوب است، اما امیدوار کننده است و قطعاً خواهد بود.

در نتیجه، با نگاهی به کاتالوگ های نمایشگاه هایی که بازدید کردم (اتفاقاً یک چیز مفید، جستجوی پارامتریک)، دو کلید را انتخاب کردم، آنها تبدیل شدند - IRG7PH50و IRGPS60B120... هر دو در 1200 ولت هستند، هر دو در 100 + A، اما پس از باز کردن برگه داده، اولین کلید بلافاصله حذف شد - می تواند جریان 100 آمپر را فقط در فرکانس 1 کیلوهرتز تغییر دهد، برای کار ما فاجعه بار است. سوئیچ دوم روی 120 آمپر و فرکانس 40 کیلوهرتز است که کاملا مناسب است. به دیتاشیت در لینک زیر نگاه کنید و به دنبال نموداری با وابستگی جریان به دما باشید:

شکل 4.1 - نمودار وابستگی حداکثر جریان به فرکانس سوئیچینگ برای IRG7PH50، اجازه دهید آن را به مبدل فرکانس بسپاریم.

شکل 4.2 - نمودار با جریان عملیاتی در دمای معین برای IRGPS60B120

در اینجا ما ارقام ارزشمندی را مشاهده می کنیم که به ما نشان می دهد که در دمای 125 درجه سانتیگراد هر دو ترانزیستور و دیود به آرامی بر جریان های کمی بیش از 60 آمپر غلبه می کنند، در حالی که ما قادر خواهیم بود بدون هیچ مشکلی تبدیل را در فرکانس 25 کیلوهرتز انجام دهیم. و محدودیت ها

د) دیود D1، باید دیودی با ولتاژ کاری حداقل 600 ولت و جریان نامی برای بار خود انتخاب کنیم، یعنی 45A.من تصمیم گرفتم از دیودهایی که در دست داشتم استفاده کنم (چندی پیش آنها را برای توسعه جوشکار زیر "پل مورب" خریدم) این است - VS-60EPF12... همانطور که از علامت گذاری می بینید، ولتاژ 60 آمپر و 1200 ولت است. من همه چیز را با یک حاشیه شرط می بندم، tk. این نمونه اولیه برای خودم ساخته شده است و من احساس آرامش بیشتری می کنم.
شما در واقع می توانید یک دیود برای 50-60 آمپر و 600 ولت قرار دهید، اما قیمتی بین نسخه 600 و 1200 ولت وجود ندارد.

ه) خازن C5، همه چیز مانند مورد C1 است - کافی است مقدار اسمی را از دیتاشیت به نسبت توان افزایش دهید. فقط به خاطر داشته باشید که اگر در حال برنامه ریزی یک بار القایی قدرتمند یا یک بار دینامیکی با افزایش سریع قدرت هستید (الا یک تقویت کننده کنسرت 2 کیلوواتی)، پس بهتر است در این نقطه صرفه جویی نکنید.
من در نسخه خودم قرار خواهم داد 10 الکترولیت 330 μF و 450 ولت هر کدام، اگر قصد دارید چند کامپیوتر، روتر و سایر چیزهای کوچک را تغذیه کنید، می توانید خود را به 4 الکترولیت 330 uF و 450 ولت محدود کنید.

E) R6 - این یک شنت جریان است، ما را از دست های کج و خطاهای تصادفی نجات می دهد، همچنین مدار را از اتصال کوتاه و اضافه بار محافظت می کند. این چیز قطعا مفید است، اما اگر مانند مهندسان ST عمل کنیم، در جریان های 40A یک دیگ معمولی خواهیم داشت. 2 گزینه وجود دارد: ترانسفورماتور جریان یا شنت کارخانه با افت 75 میلی ولت + آمپر آپالا LM358.
گزینه اول ساده تر است و جداسازی گالوانیکی این گره مدار را فراهم می کند. نحوه محاسبه ترانسفورماتور جریان که در مقاله قبلی ارائه کردم، مهم است که به یاد داشته باشید هنگامی که ولتاژ پایه 4 به 2.5 ولت (در واقع تا 2.34 ولت) افزایش یابد، حفاظت کار خواهد کرد..
دانستن این ولتاژ و جریان مدار با استفاده از فرمول های از قسمت 5شما به راحتی می توانید ترانسفورماتور جریان را محاسبه کنید.

ز) و نکته آخر پاور چوک است. در مورد او در زیر.

پاور چوک و محاسبه آن

اگر کسی مقالات من را با دقت خوانده است و حافظه خوبی دارد، باید به خاطر بسپارد مقاله 2 و عکس شماره 5، روی آن می توانید 3 عنصر از سیم پیچ هایی را که ما استفاده می کنیم مشاهده کنید. من دوباره به شما نشان خواهم داد:

شکل 5 - قاب و هسته برای محصولات کویل قدرت

در این ماژول دوباره از حلقه های حلقوی مورد علاقه خود ساخته شده از آهن پودر شده استفاده خواهیم کرد، اما این بار نه یک، بلکه 10 تا در آن واحد! چگونه می خواهید؟ 3 کیلو وات صنایع دستی چینی نیست ...

ما داده های اولیه را داریم:
1) جریان - 45A + 30-40٪ برای دامنه در چوک، مجموعا 58.5A
2) ولتاژ خروجی 390-400 ولت
3) ولتاژ ورودی 85-265 ولت AC
4) هسته - مواد -52، D46
5) ترخیص - توزیع شده

شکل 6 - و باز هم Starrichok51 عزیز در وقت ما صرفه جویی می کند و آن را یک برنامه می داند CaclPFC

من فکر می کنم محاسبه به همه نشان داد که چقدر جدی خواهد بود)) 4 حلقه، یک رادیاتور، یک پل دیودی و یک IGBT - وحشتناک!
قوانین سیم پیچ را می توان در مقاله "قسمت 2" کسر کرد. سیم پیچ ثانویه روی حلقه ها به مقداری پیچیده می شود - 1 نوبت.

کل دریچه گاز:

1) همانطور که می بینید تعداد حلقه ها قبلا 10 عدد است! این گران است، هر حلقه حدود 140r قیمت دارد، اما در پاراگراف های زیر در ازای آن چه خواهیم گرفت
2) دمای کار 60-70 درجه سانتیگراد است - این کاملاً ایده آل است، زیرا بسیاری دمای کار را 125 درجه سانتیگراد قرار می دهند. ما در تأسیسات تولید خود 85 درجه سانتیگراد تنظیم می کنیم. چرا این کار انجام می شود - برای یک خواب آرام، یک هفته با آرامش خانه را ترک می کنم و می دانم که هیچ چیز در من شعله ور نخواهد شد و همه چیز یخ زده است. من فکر می کنم قیمت این در 1500r زیاد کشنده نیست، اینطور است؟
3) من چگالی جریان را روی 4 A / mm 2 کم تنظیم کردم، این بر روی حرارت و عایق و بر این اساس بر قابلیت اطمینان تأثیر می گذارد.
4) همانطور که می بینید، طبق محاسبات، ظرفیت خازنی بعد از چوک تقریباً 3000 uF توصیه می شود، بنابراین انتخاب من با 10 الکترولیت 330 uF کاملاً در اینجا قرار می گیرد. ظرفیت خازن C1 معلوم شد 15 μF است، ما یک حاشیه دو برابر داریم - می توانید آن را به 4 خازن فیلم کاهش دهید، می توانید 7 قطعه بگذارید و بهتر خواهد بود.

مهم! تعداد حلقه ها در چوک اصلی را می توان به 4-5 کاهش داد و به طور همزمان چگالی جریان را به 7-8 A / mm 2 افزایش داد. این به شما امکان می دهد مقدار زیادی صرفه جویی کنید، اما دامنه جریان کمی افزایش می یابد و مهمتر از همه، دما به حداقل 135 درجه سانتیگراد افزایش می یابد.

چه می توانم بگویم - یک هیولا در اینجا رشد می کند)))

فیلتر حالت مشترک

برای درک تفاوت بین مدارهای یک فیلتر معین برای جریان های 3A (PSU رایانه ای که در بالا ذکر شد) و برای جریان های 20A، می توانید شماتیک Google در ATX را با موارد زیر مقایسه کنید:


شکل 7 - نمودار شماتیک فیلتر نویز حالت معمولی

چندین ویژگی:

1) C29 یک خازن برای فیلتر تداخل الکترومغناطیسی است، مشخص شده است "X1"... ارزش اسمی آن باید در محدوده 0.001 - 0.5 mF باشد.

2) چوک روی هسته زخم می شود E42 / 21/20.

3) دو چوک روی حلقه های DR7 و DR9 بر روی هر هسته اسپری و با قطر بیش از 20 میلی متر پیچیده می شود. روی همون D46 از مواد 52- پیچیدم تا 2 لایه پر شد. عملاً هیچ نویز در شبکه حتی در توان نامی وجود ندارد، اما این در واقع حتی در درک من اضافی است.

4) خازن های C28 و C31 در 0.047 μF و 1 کیلو ولت و باید از یک کلاس باشند. "Y2".

با محاسبه اندوکتانس چوک ها:

1) اندوکتانس سلف حالت مشترک باید 3.2-3.5 mH باشد

2) اندوکتانس برای چوک های دیفرانسیل با استفاده از فرمول محاسبه می شود:


شکل 8 - محاسبه اندوکتانس چوک های دیفرانسیل بدون کوپلینگ مغناطیسی

پایان

با استفاده از تجربه شایسته و حرفه ای مهندسان ST، توانستم اگر ایده آل نباشد، اما عالی تولید کنم تصحیح کننده ضریب توان فعالبا پارامترهای بهتر از هر اشنایدر. تنها چیزی که باید حتما به خاطر بسپارید این است که چقدر به آن نیاز دارید؟ و بر این اساس پارامترها را برای خود تنظیم کنید.

هدف من در این مقاله فقط نشان دادن روند محاسبه با امکان تصحیح داده های اولیه بود تا همه با تصمیم گیری در مورد پارامترهای وظایف خود ، قبلاً ماژول را محاسبه کرده و ساخته باشند. امیدوارم توانسته باشم این را نشان دهم و در مقاله بعدی عملکرد مشترک KKM و شارژر از قسمت 5 را نشان خواهم داد.

V. Dyakonov، A. Remnev، V. Smerdov

اخیراً در بازار تجهیزات الکترونیکی رادیویی خانگی و اداری (CEA) تجهیزات بیشتری ظاهر می شود که منابع برق آن شامل واحدهای جدید - اصلاح کننده های قدرت (KM) است. این مقاله به استفاده از CM، اصل عملکرد، تشخیص و تعمیر آنها می پردازد.

اکثر منابع تغذیه مدرن برای تجهیزات الکترونیکی سوئیچینگ منابع تغذیه ثانویه با یکسوساز پل بدون ترانسفورماتور و فیلتر خازنی هستند. در کنار مزایا (بازده بالا، وزن و ابعاد خوب)، ضریب توان نسبتاً پایین (0.5 ... 0.7) و افزایش سطح هارمونیک جریان مصرفی از شبکه (بیش از 30٪) دارند. شکل جریان مصرف شده توسط چنین منابعی در شکل نشان داده شده است. 1 با خطوط ثابت.

شکل غیر سینوسی جریان منجر به بروز تداخل الکترومغناطیسی، مسدود شدن شبکه AC و خرابی تجهیزات الکترونیکی دیگر می شود.

منابع تغذیه فوق الذکر، مصرف کنندگان تک فاز بودن، با تعداد زیاد تجهیزات الکترونیکی و اتصال غیرمنطقی آن به شبکه سه فاز، می توانند باعث عدم تعادل فاز شوند. در این حالت، بخشی از تجهیزات الکترونیکی با ولتاژ افزایش یافته و دیگری با ولتاژ کاهش یافته کار می کند که همیشه نامطلوب است. برای از بین بردن عدم تعادل فاز، معمولا یک سیم خنثی به یک شبکه سه فاز وارد می شود که ولتاژ را در تمام فازها یکسان می کند. با این حال، با ماهیت پالسی جریان مصرفی و تعداد زیادی از اجزای هارمونیک آن، بارگذاری بیش از حد سیم خنثی امکان پذیر است. این به این دلیل است که سطح مقطع آن معمولاً 2 ... 2.5 برابر کمتر از سیم های فاز است. به دلایل ایمنی، این سیم را با فیوز یا قطع کننده مدار محافظت نکنید. بدیهی است که در شرایط نامساعد، سیم خنثی ممکن است بسوزد و در نتیجه، عدم تعادل فاز ایجاد شود.

در این راستا، الزامات برای سازگاری الکترومغناطیسی منابع پالس ثانویه با شبکه اصلی سخت‌تر می‌شود و سطح هارمونیک‌های بالاتر جریان مصرفی از شبکه برای همه مصرف‌کنندگان تک فاز به شدت محدود می‌شود. در حال حاضر استانداردهای جدید اروپا نیازمند بهبود در شکل جریان مصرفی فقط در توان مصرف کننده بالای 200 وات است و در آینده نزدیک این الزامات برای مصرف کنندگان با توان 50 ... 70 وات معرفی خواهد شد.

در حال حاضر از تصحیح غیرفعال و فعال شکل جریان مصرفی استفاده می شود.

مدارهای تصحیح غیرفعال، متشکل از سلف ها و خازن ها، ضریب توانی را ارائه می دهند که تفاوت شکل جریان مصرفی را از یک سینوسی نشان می دهد (نه بدتر 0.9 ... 0.95). مدارهای تصحیح غیرفعال با سادگی سازنده و قابلیت اطمینان، ابعاد نسبتاً بزرگی دارند و به تغییرات فرکانس ولتاژ تغذیه و مقدار جریان بار حساس هستند.

امیدوارکننده تر، استفاده از CM های فعال است، که مصرف جریان سینوسی را در ورودی منبع تغذیه سوئیچینگ تشکیل می دهند، که در فاز و فرکانس با ولتاژ تغذیه منطبق است. این گونه CM ها به دلیل کار با فرکانس های تبدیل چند ده کیلوهرتز ابعاد کوچکی دارند و ضریب توان 0.95 ... 0.99 را ارائه می دهند.

امکان تشکیل یک جریان سینوسی در ورودی یکسوساز پل منبع تغذیه سوئیچینگ با استفاده از یکی از مدارهای مبدل DC به DC با استفاده از اصل ردیابی مدولاسیون عرض پالس فرکانس بالا (PWM) وجود دارد. در این مورد بیشتر از مبدل های پله آپ استفاده می شود که دارای مزایای زیر است:
... ترانزیستور قدرت دارای یک اتصال منبع با یک سیم مشترک است که ساخت مدار کنترل آن را تسهیل می کند.
... حداکثر ولتاژ در ترانزیستور برابر با ولتاژ خروجی است.
... وجود یک اندوکتانس متصل به صورت سری با بار، فیلتر کردن اجزای فرکانس بالا را فراهم می کند.

اصل عملکرد یک CM فعال را در نظر بگیرید که روی مبدل تقویت کننده با PWM ردیابی پیاده سازی شده است (شکل 2).

ابتدا عملکرد مدار CM بدون گره های ضرب (PA) و سنسور ولتاژ بار (DNV) را در نظر بگیرید که نقش آن در زیر توضیح داده شده است. ولتاژ مرجع شکل سینوسی، که از سنسور ولتاژ اصلاح شده (DVN) به دست می آید، توسط یک کلید برق اجرا شده بر روی ترانزیستور MOS VT به یکی از ورودی های مدار کنترل (CS) تغذیه می شود. ورودی دوم سیستم کنترل سیگنالی متناسب با جریان کلید دریافت می کند. در حالی که ولتاژ DVN از ولتاژ تولید شده توسط سنسور جریان (DT) بیشتر است، ترانزیستور باز است و انرژی در اندوکتانس جمع می شود (شکل 3 a). دیود VD در این بازه (Ti) بسته است.

هنگامی که سیگنال های رسیده به سیستم کنترل برابر هستند، کلید بسته می شود و انرژی انباشته شده در اندوکتانس به بار منتقل می شود. پس از اینکه جریان در اندوکتانس در طول زمان tP به صفر رسید، ترانزیستور دوباره روشن می شود. فرکانس سوئیچینگ ترانزیستور چندین برابر فرکانس شبکه تغذیه است که باعث می شود اندازه اندوکتانس به میزان قابل توجهی کاهش یابد. در این مورد، برای یک نیم دوره ولتاژ شبکه، پوشش مقادیر دامنه جریان القایی (شکل 3 ب) طبق یک قانون سینوسی تغییر می کند. میانگین مقدار فعلی به همین ترتیب تغییر می کند. در نتیجه جریان مصرفی سینوسی و هم فاز با ولتاژ تغذیه است.

با این حال، مقدار ولتاژ در سراسر بار به شدت به تغییرات ولتاژ ورودی و جریان بار بستگی دارد. برای تثبیت ولتاژ بار، یک حلقه بازخورد برای این ولتاژ علاوه بر این به سیستم کنترل وارد می شود. امکان به دست آوردن شکل سینوسی جریان مصرفی با تثبیت همزمان ولتاژ بار با استفاده از ضرب آنالوگ (گره PA) سیگنال های دریافتی از DVN و از DNV محقق می شود.
سیگنال اضافی به دست آمده از این طریق در این مورد به ولتاژ مرجع برای سیستم کنترل تبدیل می شود.

اصل در نظر گرفته شده کنترل CM در توان های بار تا 300 وات استفاده می شود. در توان های بالا، لازم است منحنی نرم تری از تغییرات در جریان مصرفی تشکیل شود. این می تواند زمانی انجام شود که جریان در سلف به صفر نرسد (شکل 3 c و 3d). اگر در یک CM با توان نسبتاً کم ترانزیستور زمانی که جریان القایی به صفر می رسد وارد کار شود، در CM قدرتمند - در یک مقدار مشخص از این جریان.

اجازه دهید کار CM را با استفاده از مثال یک مدار عملی نشان داده شده در شکل در نظر بگیریم. 4. مدار کنترل بر روی یک میکرو مدار تخصصی L6560 پیاده سازی شده است که بلوک دیاگرام آن در شکل نشان داده شده است. 5،

و هدف از نتیجه گیری در جدول آمده است. 1.

ولتاژ DVN که توسط تقسیم کننده مقاومتی R1 R2 ایجاد می شود، به پین ​​تغذیه می شود. 3 ریز مدار L6560. خازن C1 در خروجی یکسو کننده به عنوان یک فیلتر فرکانس بالا عمل می کند، و نه به عنوان یک خازن صاف کننده، مانند مدارهای سنتی. بنابراین، مقدار آن از صدها نانوفاراد تجاوز نمی کند - واحدهای میکروفاراد در توان بار 100 ... 200 وات. فیلتر اضافی تداخل RF روی پین. 3 توسط یک خازن C2 انجام می شود.
مقاومت R5 به عنوان یک سنسور جریان کلیدی عمل می کند که ولتاژ آن از طریق فیلتر فرکانس بالا R4 C4 به پین ​​تغذیه می شود. 4 ریز مدار. کلید پاور توسط سیگنال دریافتی از پین کنترل می شود. 7. با در نظر گرفتن ویژگی های عملکرد کلیدهای KM (محدوده دینامیکی زیادی از مقادیر دامنه جریان)، ترانزیستورهای MIS اغلب به عنوان آنها استفاده می شوند. در فرکانس‌های تبدیل بالا که برای CM معمول است، این ترانزیستورها تلفات دینامیکی کمی دارند و به راحتی مستقیماً توسط ریزمدارها کنترل می‌شوند. برای کاهش احتمال تحریک مدار، یک مقاومت کم مقاومت به مدار دروازه ترانزیستور MIS وارد می شود.

سیگنال بازخورد ولتاژ خروجی از تقسیم‌کننده مقاومتی R6 R7 حذف می‌شود و به پین ​​تغذیه می‌شود. 1. برای کاهش تأثیر نویز ضربه ای که در مدار خروجی، بین پین ایجاد می شود. 1 و 2 ریز مدار شامل یک خازن یکپارچه C3 است که ظرفیت آن صدها نانوفاراد است.

هنگامی که CM در لحظه اول به شبکه متصل می شود، ریزمدار از طریق مقاومت R3 تغذیه می شود. به محض ورود CM به حالت کار، ولتاژی از سیم پیچ اضافی سلف L حذف می شود که از یک طرف به عنوان ولتاژ تغذیه ریزمدار استفاده می شود و از سوی دیگر سیگنالی برای تعیین است. جریان اندوکتانس صفر

در خروجی CM، یک خازن فیلتر C5 لزوماً وجود دارد، زیرا انرژی به صورت پالس به بار منتقل می شود. ظرفیت این خازن، به عنوان یک قاعده، با نرخ 1.5 ... 2 μF در هر 1 وات توان در بار تعیین می شود.

اخیراً شرکت های پیشرو تعداد زیادی مدار مجتمع برای سیستم های کنترل اصلاح کننده های قدرت تولید کرده اند. چنین تعدادی از ریز مدارها با عملکردهای اضافی همراه است که قادر به انجام آنها هستند، اگرچه اصل ساخت CM روی این ریز مدارها عملاً یکسان است. ویژگی های اضافی عبارتند از:
... حفاظت از اضافه ولتاژ در فرآیندهای گذرا؛
... محافظت در برابر پرتاب های مکرر؛
... محافظت در برابر آسیب هنگام استارت بر روی بار بسته؛
... بهبود ترکیب هارمونیک در تقاطع صفر از ولتاژ شبکه؛
... مسدود کردن ولتاژ کم؛
... محافظت در برابر افزایش ناگهانی ولتاژ ورودی

اصلاح کننده برق، به عنوان یک قاعده، یک دستگاه مستقل نیست، بلکه بخشی از منابع تغذیه سوئیچینگ است. برای به دست آوردن سطوح و پلاریته های مورد نیاز ولتاژهای خروجی، چنین منابع تغذیه حاوی مبدل هایی هستند. در این راستا، توسعه دهندگان ریزمدارها اغلب دو آبشار از مدارهای کنترل را در یک مورد ترکیب می کنند: برای خود CM و همچنین برای مبدل ولتاژ.

جدول 2 پارامترهای اصلی ریز مدارهای کنترلی شرکت های مختلف را نشان می دهد که برای منابع تغذیه سوئیچینگ ثانویه با اصلاح توان در نظر گرفته شده است.

معیار اصلی برای عملکرد CM سطح ولتاژ خروجی است. با ولتاژ متناوب شبکه تغذیه 220 ولت، ولتاژ خروجی KM ثابت است و باید 340.360 ولت باشد. اگر ولتاژ کمتر از 300 ولت باشد، این نشان دهنده نقص است. برای بررسی بیشتر CM به یک اسیلوسکوپ نیاز است. با کمک آن، اسیلوگرام ها در گره های مشخصه CM در یک بار اسمی بررسی می شوند که می تواند یک مقاومت معادل باشد.

ولتاژ در دروازه ترانزیستور. با یک میکرو مدار کار، ولتاژ خروجی آن پالس های مستطیلی با فرکانس بالا، بسیار بالاتر از فرکانس شبکه است. با یک ترانزیستور MIS در حال کار، تفاوت ولتاژ در خروجی میکرو مدار و دروازه ترانزیستور عملاً صفر است. اگر گیت ترانزیستور شکسته شود، اختلاف چند ولتی در این ولتاژها ظاهر می شود.

ولتاژ منبع ترانزیستور که ولتاژ گرفته شده از سنسور جریان است. در طول کارکرد معمولی CM، شکل موج ولتاژ باید مشابه شکل موج جریان کلیدی باشد که در شکل 2 نشان داده شده است. 3. تفاوت نشان دهنده نقص احتمالی ترانزیستور MIS خواهد بود. تشخیص نقص عملکرد آنها به تفصیل آمده است.

ولتاژ روی DVN شکل این ولتاژ یک سینوسی اصلاح شده است. با یک یکسوساز معمولی، تقسیم کننده مقاومتی ممکن است دچار نقص شود.

برای آزمایش خود ریزمدار، یک منبع ولتاژ ثابت اضافی با تنظیم ولتاژ از 3 تا 15 ولت مورد نیاز است. این ولتاژ زمانی که KM از شبکه جدا می شود به ورودی های مدار تغذیه ریز مدار می رسد. هنگامی که ولتاژ منبع تنظیم شده تغییر می کند، ولتاژ خروجی ریز مدار نظارت می شود. تا زمانی که ولتاژ تغذیه کمتر از 12..13 ولت باشد، ولتاژ خروجی صفر است. با ولتاژ بالاتر در خروجی میکرو مدار، یک سیگنال خروجی با سطحی ظاهر می شود که ولتاژ تغذیه را نظارت می کند. هنگامی که ولتاژ منبع تغذیه به زیر 7 ولت می رسد، این سیگنال خروجی به طور ناگهانی به صفر می رسد. در غیاب چنین الگوی، به احتمال زیاد ریز مدار معیوب است.

ادبیات
1. Bachurin V.V.، Dyakonov V.P.، Remnev A.M.، Smerdov V.Yu. مدار دستگاه های مبتنی بر ترانزیستورهای اثر میدان قدرتمند. فهرست راهنما. م .: رادیو و ارتباطات، 1994.
2. V. Dyakonov، A. Remnev، V. Smerdov. ویژگی های تعمیر واحدهای تجهیزات رادیویی الکترونیکی در ترانزیستورهای MIS. تعمیر و سرویس، 1999، شماره 11، ص. 57-60.
[ایمیل محافظت شده]

گنجاندن بارهای غیر خطی در شبکه AC، به عنوان مثال، لامپ های دارای لامپ تخلیه گاز، موتورهای الکتریکی کنترل شده، منابع تغذیه سوئیچینگ منجر به این واقعیت می شود که جریان مصرف شده توسط این دستگاه ها دارای شخصیت پالسی با درصد زیادی از بالا است. هارمونیک ها به همین دلیل، هنگام کار با تجهیزات مختلف، مشکلات EMC ممکن است ایجاد شود. همچنین منجر به کاهش توان فعال شبکه می شود.

به منظور جلوگیری از چنین اثرات منفی بر شبکه های برق رسانی در اروپا و آمریکا، استاندارد IEC IEC 1000-3-2که هنجارهای اجزای هارمونیک جریان مصرفی و ضریب توان را برای سیستم های منبع تغذیه با توان بیش از 50 وات و انواع تجهیزات روشنایی تعیین می کند. از دهه 80 قرن گذشته تا به امروز، این استانداردها به طور مداوم تشدید شده اند، که باعث نیاز به اقدامات ویژه شده و توسعه دهندگان تجهیزات را وادار به توسعه گزینه های مختلف برای طرح هایی کرده است که افزایش ضریب قدرت را فراهم می کند.

از دهه 80 قرن گذشته، در کشورهای فوق الذکر، ریز مدارها به طور فعال شروع به توسعه و استفاده کردند، که بر اساس آنها می توان به راحتی اصلاح کننده های ضریب توان ساده برای یکسو کننده ها و بالاست های الکترونیکی ایجاد کرد.

در اتحاد جماهیر شوروی و بعداً در فدراسیون روسیه، چنین محدودیتی برای مصرف کنندگان برق اعمال نشد. به همین دلیل، بهبود ضریب توان در ادبیات فنی مورد توجه کمی قرار گرفته است. در سال های اخیر، وضعیت تا حدودی تغییر کرده است، تا حد زیادی به دلیل در دسترس بودن قطعات الکترونیکی وارداتی، که استفاده از آنها امکان ایجاد مدارهای اصلاح کننده فعال را فراهم می کند که در عملکرد قابل اعتماد و از نظر هزینه ارزان هستند.

قدرت اعوجاج و ضریب توان تعمیم یافته

تأثیر منفی بر شبکه تأمین توسط دو مؤلفه تعیین می شود: اعوجاج شکل جریان شبکه تأمین و مصرف توان راکتیو. میزان تأثیر مصرف کننده بر شبکه تأمین به قدرت آن بستگی دارد.

اعوجاج شکل جریان به این دلیل است که جریان ورودی مبدل شیر غیر سینوسی است (شکل 1). جریان های غیر سینوسی باعث ایجاد افت ولتاژ غیر سینوسی در مقاومت داخلی شبکه تغذیه می شوند که باعث اعوجاج شکل ولتاژ تغذیه می شود. ولتاژهای شبکه غیر سینوسی در یک سری فوریه به اجزای سینوسی فرد با هارمونیک های بالاتر تجزیه می شوند. اولی اصلی است (آنی که در حالت ایده آل باید باشد)، سومی، پنجمی و غیره. هارمونیک های بالاتر تأثیر بسیار منفی بر بسیاری از مصرف کنندگان دارد و آنها را مجبور می کند از اقدامات ویژه (اغلب بسیار گران قیمت) برای خنثی کردن آنها استفاده کنند.

برنج. 1.

مصرف توان راکتیو منجر به تاخیر جریان از ولتاژ با یک زاویه می شود (شکل 2). توان راکتیو توسط یکسو کننده هایی با استفاده از تریستورهای تک کاره مصرف می شود که لحظه روشن شدن را نسبت به نقطه کلیدزنی طبیعی به تاخیر می اندازد که باعث می شود جریان از ولتاژ عقب بماند. اما حتی توان راکتیو بیشتری توسط موتورهای الکتریکی ناهمزمان مصرف می‌شود که غالباً ماهیت القایی بار دارند. این مستلزم تلفات عظیم انرژی مفید است ، که علاوه بر این ، هیچ کس نمی خواهد بپردازد - کنتورهای برق خانگی فقط توان فعال را محاسبه می کنند.

برنج. 2.

برای توصیف اثر مبدل بر شبکه تامین، مفهوم توان کل معرفی شده است:

، جایی که:

- ارزش موثر استرس اولیه،

- مقدار مؤثر جریان اولیه،

، - مقادیر موثر ولتاژ و جریان هارمونیک اولیه،

مقادیر موثر ولتاژها و جریان هارمونیک های بالاتر.

اگر ولتاژ اولیه سینوسی باشد - ، سپس:

,

,

ϕ 1 زاویه فاز بین ولتاژ سینوسی و اولین هارمونیک جریان است.

N قدرت اعوجاج ناشی از جریان جریان های هارمونیک بالاتر در شبکه است. توان متوسط ​​در طول دوره با توجه به این هارمونیک ها صفر است، زیرا فرکانس های هارمونیک و ولتاژ اولیه مطابقت ندارند.

هارمونیک های بالاتر جریان ها باعث تداخل در تجهیزات حساس و تلفات اضافی جریان گردابی در ترانسفورماتورهای اصلی می شود.

برای مبدل های شیر، مفهوم ضریب توان χ معرفی شده است که اثر توان راکتیو و توان اعوجاج را مشخص می کند:

,

ضریب اعوجاج جریان اولیه است.

بنابراین، بدیهی است که ضریب توان به زاویه تاخیر جریان نسبت به ولتاژ و بزرگی هارمونیک های بالاتر جریان بستگی دارد.

تکنیک های بهبود ضریب قدرت

راه های مختلفی برای کاهش تاثیر منفی مبدل بر شبکه تامین وجود دارد. در اینجا برخی از آنها آورده شده است:

با استفاده از کنترل فاز چند مرحله ای (شکل 3).

برنج. 3.

استفاده از یکسو کننده با شیرهای ترانسفورماتور منجر به افزایش تعداد ضربان در هر دوره می شود. هرچه تعداد ضربه های ترانسفورماتور بیشتر باشد، تعداد امواج در هر دوره بیشتر باشد، شکل موج جریان ورودی به سینوسی نزدیکتر است. عیب قابل توجه این روش هزینه و ابعاد بالای یک ترانسفورماتور با تعداد ضربه های کافی است (برای رسیدن به اثر باید تعداد آنها بیشتر از شکل باشد). ساختن یک عنصر پیچ در پیچ با چنین پیچیدگی کار بسیار دشواری است که به خوبی برای اتوماسیون مناسب نیست - از این رو قیمت آن. و اگر منبع منبع تغذیه ثانویه توسعه یافته در مقیاس کوچک باشد، این روش به طور واضح غیرقابل قبول است.

برنج. 4.

افزایش فاز یکسو کننده. این روش منجر به افزایش تعداد ضربان در هر دوره می شود. نقطه ضعف این روش طراحی بسیار پیچیده ترانسفورماتور، یکسو کننده گران قیمت و حجیم است. علاوه بر این، همه مصرف کنندگان شبکه سه فاز ندارند.

استفاده اصلاح کننده های ضریب توان (PFC)... PFC های الکترونیکی و غیر الکترونیکی وجود دارد. جبران کننده های توان راکتیو الکترومغناطیسی به طور گسترده ای به عنوان موتورهای غیر الکترونیکی KKM استفاده می شود - موتورهای سنکرون که توان راکتیو را در شبکه تولید می کنند. بدیهی است که به دلایل واضح، چنین سیستم هایی برای مصرف کننده داخلی نامناسب هستند. KKM الکترونیکی - سیستمی از راه حل های مدار طراحی شده برای افزایش ضریب توان - شاید بهینه ترین راه حل برای مصرف خانگی باشد.

اصل عملیات KKM

وظیفه اصلی KKM کاهش تاخیر جریان مصرفی از ولتاژ در شبکه با حفظ شکل سینوسی جریان است. برای انجام این کار، لازم است جریان را از شبکه نه در فواصل زمانی کوتاه، بلکه در کل دوره عملیات دریافت کنید. توان دریافتی از منبع باید ثابت بماند حتی اگر ولتاژ اصلی تغییر کند. به این معنی که وقتی ولتاژ شبکه کاهش می یابد، جریان بار باید افزایش یابد و بالعکس. برای این منظور، مبدل هایی با ذخیره القایی و انتقال انرژی در دور برگشت مناسب هستند.

روش های تصحیح را می توان به طور کلی به فرکانس پایین و فرکانس بالا تقسیم کرد. اگر فرکانس اصلاح کننده خیلی بیشتر از فرکانس اصلی باشد، اصلاح کننده فرکانس بالا و در غیر این صورت فرکانس پایین است.

بیایید اصل عملکرد یک تصحیح کننده قدرت معمولی را در نظر بگیریم (شکل 5). در نیمه موج مثبت، در لحظه ای که ولتاژ اصلی از صفر عبور می کند، ترانزیستور VT1 باز می شود، جریان از مدار L1-VD3-VD8 عبور می کند. پس از خاموش کردن ترانزیستور VT1، چوک شروع به تخلیه انرژی ذخیره شده در آن، از طریق دیودهای VD1 و VD6 به خازن فیلتر و بار می کند. با نیم موج منفی، روند مشابه است، فقط جفت دیودهای دیگر کار می کنند. در نتیجه استفاده از چنین اصلاح کننده ای، جریان مصرفی دارای یک شخصیت شبه سینوسی است و ضریب توان به 0.96 ... 0.98 می رسد. عیب این طرح اندازه بزرگ به دلیل استفاده از چوک فرکانس پایین است.

برنج. 5.

افزایش فرکانس KKM به شما امکان می دهد اندازه فیلتر را کاهش دهید (شکل 6). هنگامی که کلید برق VT1 باز است، جریان در چوک L1 به صورت خطی افزایش می یابد - در حالی که دیود VD5 بسته است و خازن C1 به بار تخلیه می شود.

برنج. 6.

سپس ترانزیستور خاموش می شود، ولتاژ روی چوک L1 دیود VD5 را روشن می کند و چوک انرژی ذخیره شده را به خازن می دهد و همزمان بار را تامین می کند (شکل 7). در ساده ترین حالت، مدار با یک چرخه کاری ثابت کار می کند. راه‌هایی برای افزایش کارایی اصلاح با تغییر دینامیکی چرخه کار (یعنی با تطبیق چرخه با پوشش ولتاژ یکسوساز اصلی) وجود دارد.

برنج. 7. اشکال ولتاژ و جریان PFC فرکانس بالا: الف) با فرکانس سوئیچینگ متغیر، ب) با فرکانس کلیدزنی ثابت

ریزمدار برای ساخت تصحیح کننده های با کارایی بالا از STMicroelectronics

با توجه به قابلیت های صنعت الکترونیک مدرن، PFC های فرکانس بالا بهترین انتخاب هستند. عملکرد یکپارچه کل تصحیح کننده قدرت یا بخش کنترل آن در واقع به استاندارد تبدیل شده است. در حال حاضر، تنوع بیشتری از ریز مدارهای کنترلی برای ساخت مدارهای PFC تولید شده توسط سازندگان مختلف وجود دارد. در میان این همه تنوع، ارزش توجه به ریز مدارهای L6561 / 2/3 تولید شده توسط STMicroelectronics (www.st.com) را دارد.

L6561، L6562 و L6563- مجموعه ای از ریز مدارها که به طور ویژه توسط مهندسان STMicroelectronics برای ساخت اصلاح کننده های ضریب توان بسیار کارآمد طراحی شده اند (جدول 1).

میز 1. ریز مدارهای اصلاح کننده ضریب قدرت

نام	ولتاژ منبع تغذیه، V	جاری اجزاء، μA	جریان مصرفی در حالت فعال، mA	مصرف جریان آماده به کار، میلی آمپر	جریان بایاس خروجی، μA	زمان افزایش جریان سوئیچ برق، ns	زمان زوال جریان سوئیچ پاور، ns
L6561	11…18	50	4	2,6	-1	40	40
L6562	10,3…22	40	3,5	2,5	-1	40	30
L6563	10,3…22	50	3,8	3	-1	40	30

بر اساس L6561 / 2/3، می توان یک اصلاحگر ارزان قیمت اما موثر ساخت (شکل 8). با توجه به سیستم کنترل پیش بینی داخلی، توسعه دهندگان موفق به دستیابی به دقت بالایی در تنظیم ولتاژ خروجی (1.5٪) شدند که توسط تقویت کننده عدم تطابق داخلی کنترل می شود.

برنج. هشت

امکان تعامل با مبدل DC / DC متصل به اصلاح کننده فراهم شده است. این تعامل شامل خاموش کردن مبدل توسط ریزمدار (در صورت پشتیبانی از چنین امکانی) در صورت وجود شرایط خارجی نامطلوب (گرمای بیش از حد، ولتاژ بیش از حد) است. از طرف دیگر، مبدل همچنین می تواند روشن و خاموش شدن ریز مدار را آغاز کند. درایور داخلی به شما امکان می دهد ماسفت های قدرتمند یا IGBT را رانندگی کنید. به گفته سازنده، بر اساس LP6561 / 2/3، می توان یک منبع تغذیه با توان حداکثر 300 وات را ایجاد کرد.

بر خلاف آنالوگ های سایر سازندگان، LP6561 / 2/3 مجهز به مدارهای ویژه ای است که هدایت اعوجاج جریان ورودی را که زمانی که ولتاژ ورودی به صفر می رسد، کاهش می دهد. علت اصلی این تداخل، "منطقه مرده" است که در حین کار یک پل دیودی، زمانی که هر چهار دیود بسته هستند، رخ می دهد. یک جفت دیود که روی یک نیم موج مثبت کار می کنند به دلیل تغییر در قطبیت ولتاژ تغذیه بسته می شوند و جفت دیگر به دلیل ظرفیت مانع خود هنوز موفق به باز شدن نشده است. این اثر در حضور یک خازن فیلتر واقع در پشت پل دیودی افزایش می‌یابد، که وقتی قطبیت منبع تغذیه معکوس می‌شود، مقداری ولتاژ باقیمانده را حفظ می‌کند که اجازه نمی‌دهد دیودها به موقع باز شوند. بنابراین، بدیهی است که جریان در این لحظات جاری نمی شود، شکل آن مخدوش می شود. استفاده از کنترلرهای PFC جدید می تواند زمان "منطقه مرده" را به میزان قابل توجهی کاهش دهد و در نتیجه اعوجاج را کاهش دهد.

در برخی موارد کنترل ولتاژ خروجی عرضه شده به مبدل DC / DC با استفاده از PFC بسیار راحت است. L6561 / 2/3 این کنترل را به نام "کنترل تقویت ردیابی" اجازه می دهد. برای این کار کافیست یک مقاومت بین پین TBO و GND نصب کنید.

لازم به ذکر است که هر سه ریز مدار با یکدیگر سازگار با پین هستند. این می تواند طراحی برد مدار چاپی دستگاه را تا حد زیادی ساده کند.

بنابراین، ویژگی های زیر ریزمدارهای L6561 / 2/3 قابل تشخیص است:

حفاظت از اضافه ولتاژ قابل تنظیم؛

جریان شروع بسیار کم (کمتر از 50 μA)؛

جریان ساکن کم (کمتر از 3 میلی آمپر)؛

طیف گسترده ای از ولتاژ ورودی؛

فیلتر داخلی که حساسیت را افزایش می دهد.

توانایی جدا شدن از بار؛

توانایی کنترل ولتاژ خروجی؛

توانایی تعامل مستقیم با مبدل.

نتیجه

در حال حاضر، الزامات سختگیرانه ای برای رعایت اقدامات ایمنی و صرفه جویی در دستگاه های الکترونیکی مدرن وجود دارد. به طور خاص، هنگام طراحی منابع تغذیه سوئیچینگ مدرن، لازم است استانداردهای رسمی اتخاذ شده را در نظر بگیرید. IEC 1000-3-2 استانداردی برای هر منبع تغذیه سوئیچینگ توان بالا است زیرا محدودیت های جریان هارمونیک و ضریب توان را برای سیستم های قدرت بیش از 50 وات و انواع تجهیزات روشنایی تعریف می کند. وجود یک اصلاح کننده ضریب توان به برآوردن الزامات این استاندارد کمک می کند، یعنی. وجود آن در یک منبع تغذیه قدرتمند یک ضرورت ساده است. L6561 / 2/3 انتخاب بهینه برای ساخت یک تصحیح کننده ضریب توان موثر و در عین حال ارزان است.

دریافت اطلاعات فنی، سفارش نمونه، تحویل - ایمیل:

درباره ST Microelectronics

توسعه و استفاده گسترده از روش‌های پالسی برای تبدیل انرژی الکتریکی منجر به ظهور وسایل برقی خانگی و صنعتی کم مصرف با شکل اعوجاج یا تغییر فاز غیرصفر جریان مصرفی از شبکه (لامپ‌های فلورسنت، موتورهای الکتریکی، تلویزیون، کامپیوتر، مایکروویو و غیره). افزایش شدید تعداد این مصرف کنندگان بر سازگاری الکترومغناطیسی و سیستم های قدرت آنها به عنوان یک کل تأثیر می گذارد. در سال 2001، IEC استاندارد IEC - 1000-3-2 را تصویب کرد که بر اساس آن هر محصول الکتریکی با توان بیش از 200 وات متصل به شبکه AC باید دارای یک کاراکتر فعال امپدانس ورودی باشد، یعنی توان. عامل () باید برابر با وحدت باشد.

برای افزایش در حال حاضر از تصحیح کننده های ضریب توان غیرفعال و فعال (PFC) استفاده می شود. اولی در بارهای ثابت با معرفی راکتانس های جبران کننده استفاده می شود (به عنوان مثال، خازن های لامپ های فلورسنت)، دومی طیف وسیع تری از کاربردها دارند. بیایید یک طرح ساده از یک تصحیح کننده فعال را در نظر بگیریم که در شکل 6.1 نشان داده شده است.

شکل 6.1 - نمودار ساده شده PFC فعال

در این شکل، R 1، R 2 سنسور ولتاژ ورودی (DN)، R 3 سنسور جریان (DT) است. اندوکتانس L، سوئیچ VT1، دیود VD1 و خازن C 1 یک تنظیم کننده ولتاژ افزایش پالس را تشکیل می دهند. کار KKM با نمودارهای شکل 6.1b نشان داده شده است. بسته شدن ترانزیستور VT1 در زمانی اتفاق می افتد که ولتاژ خروجی سنسور جریان DT برابر با صفر شود (یعنی در جریان صفر در اندوکتانس L). باز شدن ترانزیستور VT1 در زمانی اتفاق می افتد که ولتاژ افزایش خطی سنسور جریان برابر با ولتاژ سنسور ولتاژ می شود که طبق قانون سینوسی تغییر می کند. پس از باز کردن ترانزیستور، جریان در اندوکتانس شروع به کاهش می کند، اندوکتانس از طریق دیود VD1، DT و شبکه به بار تخلیه می شود. در جریان صفر، ترانزیستور دوباره بسته می شود. سپس این روند تکرار می شود. فرکانس سوئیچینگ کلید از فرکانس شبکه تجاوز می کند و به ده ها ... صدها کیلوهرتز می رسد. جریان متوسط ​​i cf در اندوکتانس و مصرف شده از شبکه از شکل ولتاژ شبکه پیروی می کند. در فرکانس بالای کلید، شبکه با یک خازن C 2 (معمولا کسری از μF) شنت می شود. علاوه بر این می توانید بازخوردی در مورد ولتاژ خروجی ارائه دهید و پیش تثبیت را ارائه دهید. بدیهی است که عملکرد PFC در صورتی امکان پذیر است که دامنه ولتاژ ورودی کمتر از ولتاژ دو طرف خازن C1 باشد (با در نظر گرفتن انحرافات). برای ولتاژ شبکه 220 ولت (دامنه 311 ولت)، ولتاژ خروجی KKM برابر با 380 ... 400 ولت در نظر گرفته می شود.

6.2 انواع KKM

در طرح PFC فوق از روش به اصطلاح کنترل مرزی استفاده می شود. اجرای آن ساده ترین است، اما کلید با جریان قابل توجهی باز می شود که با تلفات توان قابل توجهی همراه است.

روش های شناخته شده دیگری برای مدیریت کلید در صندوق پول وجود دارد:

کنترل جریان اوج

روش قطع جریان با PWM.

کنترل با مقدار متوسط ​​جریان.

ماهیت این روش ها به ترتیب با نمودارهای شکل 6.2 a, b, c نشان داده شده است.

شکل 6.2 - مدیریت کلید در KKM

کنترل توسط مقدار جریان اوج (شکل 6.2.a) برای نویزهای کوچک به عقب (به شبکه) و نویزهای جریان کوچک از طریق سوئیچ جذاب است، اما تغییر در فرکانس و تعویض سخت دیود قدرت وجود دارد.

کنترل با روش جریان های ناپیوسته با PWM (شکل 6.2.b). اجرای این روش نزدیک به روش کنترل مرزی است، اما در فرکانس سوئیچینگ ثابت متفاوت است. مزیت آن یک مدار کنترل ساده است، اما جریان های قطع کننده سلف منبع تداخل اضافی است. کنترل با مقدار متوسط ​​جریان (شکل 6.2.c) در یک فرکانس ثابت انجام می شود و وجود یک انتگرالگر برای میانگین گیری جریان، مصونیت نویز سیستم کنترل را افزایش می دهد. به طور معمول، مقدار پیک ریپل جریان چوک در 20٪ مقدار متوسط ​​است و این روش کنترلی است که در اصلاح کننده ها با توان بیش از 300 وات استفاده می شود.

اصلاح کننده های ضریب توان نه تنها تک فاز بلکه سه فاز نیز وجود دارد. مدار برق یک KKM سه فاز با یک کلید کنترل شده در شکل نشان داده شده است. 6.3، و در شکل. شکل 6.4 و 6.5 نمودارهایی را برای توضیح عملیات نشان می دهد.

شکل 6.3 - مدار برق یک PFC سه فاز

شکل 6.4 - نمودارهای جریان راکتورهای L1، L2، L3 یک KKM سه فاز

شکل 6.5 - نمودارهای فرآیندهای اصلی PFC سه فاز

کلید به همان روشی که یک اصلاح کننده تک فاز کنترل می شود.

در طرح های PFC در نظر گرفته شده، دومی تمام توان بار را عبور می دهد. این یک اصلاح کننده متوالی است و پایه عنصر آن افزایش توان خروجی را مهار می کند. KKM همچنین می تواند بر اساس یک طرح افزایش آمپر (شکل 1.19) ساخته شود - شامل یک فیلتر جریان فعال به موازات بار. در این حالت، توان نصب شده عناصر فیلتر فعال، طراحی شده برای جبران تنها توان اعوجاج از هارمونیک های بالاتر جریان ورودی، در سطحی خواهد بود که توسط اعوجاج هارمونیک این جریان تعیین می شود (به عنوان مثال، 0.3 برای یک مدار پل سه فاز و 0.15 برای مدار یکسوسازی دوازده فاز) ... بلوک دیاگرام چنین PFC در شکل نشان داده شده است. 6.6. اصل جبران هارمونیک های بالاتر در جریان گرفته شده از شبکه توسط نمودارهای شکل 1 نشان داده شده است. 6.7. برای وضوح، شکل جریان بار مستطیلی فرض می شود. اصلاح کننده تفاوت بین هارمونیک جریان اصلی و جریان بار واقعی را تشکیل می دهد

(6.1)

که در آن j شاخص فاز (A، B یا C) است.

i J 1 - اولین هارمونیک فاز فعلی j.

مدار کنترل اکولایزر معمولا بر اساس مدولاسیون عرض پالس است.

شکل 6.6 - بلوک دیاگرام یک PFC سه فاز موازی

شکل 6.7 - جبران هارمونیک های بالاتر جریان

به عنوان عناصر جداگانه تجهیزات الکترونیکی، مدارهای کنترل اصلاح کننده برای اولین بار در سال 1989 توسط Mikro Linear (LM 4812) منتشر شد. سپس زیمنس، موتورولا و دیگران توسعه را در دست گرفتند.در حال حاضر، خانواده گسترده ای از IC ها برای کنترل منابع ضربه ای، ترکیب شده با PFC و اجرای یک یا آن روش کنترل وجود دارد.