Bridge gelijkrichters en APFC
Bridge gelijkrichters
Een of meer bruggelijkrichters corrigeren de ac -stroomstroom volledig nadat deze het EMI/voorbijgaande filter heeft gepasseerd. Tijdens dit proces wordt AC omgezet in DC met een verhoogd spanningsniveau (als we 230V -ingang hebben, dan is de DC -uitgang van de bruggelijkrichter √2×230 = 325.27VDC). Daarna wordt het DC -signaal gevoerd aan de FET (S) van de APFC -fase.
Voordat we het hebben over de APFC -fase, laten we enkele basisconcepten bespreken. De vermogensfactor wordt gedefinieerd als de verhouding van echt vermogen en schijnbaar vermogen (KW/KVA) en vermogen is het product van spanning en stroom (p = v x i).
We hebben twee basistypen belastingen: resistief (de belasting bestaat alleen uit weerstanden) en reactief (de belasting bestaat uit inductoren, condensatoren of beide). In een referentiesysteem met een lineaire belasting die wordt gevoed met AC -vermogen, zijn zowel stroom- als spanningscurves sinusoïdaal (de sinusgolf of sinusoïde is een wiskundige functie die een soepele, repetitieve oscillatie beschrijft). Als de belasting puur resistief is, keren de twee bovenstaande hoeveelheden hun polariteit tegelijkertijd om (de fasehoek tussen spanning en stroom is 0 graden), dus op elk moment is het product van spanning en stroom positief. Dat betekent dat de richting van de energiestroom niet omkeert, dus alleen echt vermogen wordt overgebracht naar de belasting.
In gevallen waarin de belasting puur reactief is, is er een tijdsverschuiving (het maximum is theoretisch 90 graden, maar is meestal 45 graden) tussen spanning en stroom, dus het product van deze twee voor de helft van elke cyclus is positief, en voor de andere helft is het negatief (wanneer de spanning op de piek is, de stroom, stroom is Zero en vice-versa). Dus gemiddeld stroomt zoveel energie naar de belasting als terug naar de bron (Power Grid). Als we een hele cyclus analyseren, zullen we zien dat er geen netto energiestroom is en dat alleen reactieve energie stroomt, omdat er geen netto overdracht van energie is naar de belasting.
De bovenstaande verklaring is echter alleen theoretisch omdat in het echte leven alle belastingen (of circuits) weerstand, inductie en capaciteit presenteren. Dus zowel echte als reactieve kracht zal naar hen stromen. Blijkbaar vermogen is de vectorsom van reële en reactieve kracht, of het product van de wortelgemiddelde van spanning en stroom. Zoals vermeld, is vermogensfactor de verhouding tussen reële en schijnbare kracht. We moeten ook benadrukken dat residentiële consumenten alleen betalen voor de echte macht (watt) die ze consumeren, en niet voor duidelijke macht. Integendeel, zakelijke consumenten moeten ook betalen voor schijnbare macht.
Hoewel residentiële consumenten niet hoeven te betalen voor schijnbaar vermogen, stelt de EU-standaard EN61000-3-2 om de EU-standaard te minimaliseren dat alle schakelmodusvoedingen met uitgangsvermogen van meer dan 75 W een passieve PFC-converter moeten bevatten. Bovendien vereist de 80 Plus -certificering een vermogensfactor van 0,9 of meer. Enkele jaren geleden gebruikten veel PSU -fabrikanten passieve PFC (PPFC) in hun producten. De PPFC gebruikt een filter dat de stroom alleen doorgaat op lijnfrequentie, 50 of 60Hz, zodat de harmonische stroom wordt verminderd en de niet -lineaire belasting wordt getransformeerd naar een lineaire belasting. Vervolgens kan de vermogensfactor met het gebruik van condensatoren of inductoren dicht bij eenheid worden gebracht. Het nadeel van PPFC is dat het kleinere vermogensfactoren bereikt dan APFC en een spanningsdubbel vereist voor de PSU om compatibel te zijn met 115/230V. Integendeel, PPFC heeft een hogere efficiëntie dan APFC.
Een APFC is eigenlijk een AC/DC-converter die de stroom regelt die aan de PSU wordt geleverd via pulsbreedtemodulatie (PWM). Aanvankelijk corrigeert de bruggelijkrichter de AC -spanning en vervolgens activeert de PWM de APFC -FET’s (meestal twee ervan), die de tussenliggende DC -spanning scheiden in constante pulssequenties. Deze pulsen worden gladgemaakt door de bulkcondensator (s) en worden aan de hoofdschakelaars gevoerd. Vlak voor de afvlakkingscondensator (s) vinden we altijd een inductor (spoel) die de mogelijkheid heeft om de plotselinge stijging van de stroom te beperken zonder energie te verdrijven, omdat het een reactieve component is. Deze spoel is noodzakelijk omdat alle condensatoren die rechtstreeks op een DC -signaal zijn aangesloten, ongecontroleerde inrushstroom vertonen, en deze inductor beperkt het effectief. De bovengenoemde inductor kan ook de rol spelen van een huidige transformator, waarbij de controller van de APFC wordt geïnformeerd over de stroom die door het circuit gaat. Ten slotte is er in de meeste gevallen ook een thermistor in de APFC om de ingewikkelde stroom verder te beperken, vooral in de inschakelfase van de PSU, waar de afvlakke condensator volledig niet is opgeladen.
In APFC worden twee verschillende soorten controle gebruikt: Discontinue geleidingsmodus (DCM), waarbij de PFC -FET’s alleen worden ingeschakeld wanneer de inductiestroom nul heeft bereikt en continue geleidingsmodus (CCM), waarbij de FET’s worden ingeschakeld wanneer de inductorstroom nog steeds boven nul is en dus alle omgekeerde herstel energie is gedissipeerd in de FET’s. In de APFC -fase van PSU’s wordt de tweede modus (CCM) meestal gebruikt. Het is ideaal voor uitgangsvermogen boven 200W omdat het de laagste piek-gemiddelde-stroomverhouding voor de converter biedt. De belangrijkste nadelen van CCM zijn het verlies en de EMI -generatie geassocieerd met het uitschakelen van de boost -diode. De omgekeerde herstelstromen van de diode veroorzaken aanzienlijke vermogensdissipatie naar de FET’s en verhoogde EMI. Daarom zien we meestal een X -condensator na de Bridge -gelijkrichter.
Ondersteun mijn website’s, kanaal en inhoud en mijn voortdurende inspanningen via Patreon:
https://patreon.com/Colani
Suc6
Terry van Erp
