电子商务网站设计成功的要素,青岛网页设计师,南昌网上服务,百度风云排行榜现代开关模式电源使用 X 电容器和 Y 电容器与电感器的组合来过滤共模和差模 EMI。滤波器元件位于任何有源#xff08;或无源#xff09;功率因数校正 (PFC) 电路的前面#xff08;图 1#xff09;#xff0c;因此 EMI 滤波器的电抗对功率因数 (PF) 造成的任何失真都会改变…现代开关模式电源使用 X 电容器和 Y 电容器与电感器的组合来过滤共模和差模 EMI。滤波器元件位于任何有源或无源功率因数校正 (PFC) 电路的前面图 1因此 EMI 滤波器的电抗对功率因数 (PF) 造成的任何失真都会改变甚至完美的功率因数校正 (PFC) 电路。修正了电压-电流关系。
典型 PFC 225W 电源输入级示意图。 图 1典型 PFC 225W 电源的输入级原理图突出显示 EMI 滤波器中约 680 nF 的 X 电容跨 L 相和 N 相连接
当输出功率处于标称功率时输入高于 75W通常需要有源 PFC 才能实现大于 0.9 的 PF。直到近这种满载要求在设计输入滤波器时还是非常有帮助的。随着负载的增加电源的电阻输入阻抗会降低并终淹没 X 电容的无功阻抗从而主导整个功率转换引擎的 PF。在轻负载和高线路条件下PSU 输入阻抗PF 将因 X 电容而降低图 2。
通过向整个负载范围230VAC 输入的理想系统单位功率因数添加增加的 X 电容共模来实现对 PF 的平均效果。 图 2在整个负载范围230VAC 输入内向理想系统单位功率因数添加增加的 X 电容共模对 PF 的平均影响
然而一些现代标准例如80 PLUS Titanium PC标准20%负载时PF 0.9开始要求轻负载时PF较高。如果配电网络并行暴露于大量机器这是有意义的。在轻负载下并行运行的多个设备、显示器或计算机可以并且将会通过在低 PF 下呈现大量需求来压倒本地网络的 VA 功率能力从而产生不可持续的视在功率要求。由于众多电机的共模效应电器通常使用较大的 X 电容值因此这是设计中 X 电容可能很大的另一个原因。与滤波电感相比X 电容器相对便宜这使得应用更多或更大的 X 电容器而不是增加 EMI 滤波电感器的尺寸更具吸引力。
“强力”方法可能是在系统的输入中添加电感以减少容抗在某些情况下这可能是实用的。然而更优雅的解决方案是让 PFC 级监控输入电压和输入电流相位关系然后在轻负载时对 PF 函数应用校正因子。这具有在其校正算法中引入电流相位滞后的效果以将整个系统功率因数恢复为单位。图 3 显示了基于 Power Integrations 的 HiperPFS-5 IC 系列的先进有源 PFC 设计这是一款具有集成 750V PowiGaN 开关的先进 PFC 控制器 IC针对整个负载范围内的高 PF 和效率进行了优化。 PFC 250W 电源的输入级。
图 3PFC 250W 电源的输入级。PFC 使用变频准谐振 DCM 控制技术以及 GaN 功率开关在整个负载范围内提供非常高的效率同时保持较低的升压电感。
功率因数增强 (PFE) 通过扭曲校正电流波形来补偿输入电容的相位失真从而提高功率因数。它还减少了输入电流波形失真的影响电流正弦波的失真特别是在过零处将增加总谐波失真将在另一篇文章中讨论。
通过利用控制引擎可以显着改善轻载PF。图 4 显示了实际电源的 PF负载了人为的高输入电容 (650 nF)。PFE 功能可将功率因数提高高达 10%负载约为 75W。 随着负载增加230 VAC 和 265 VACPFC 块上具有主动 PFE 和禁用 PFE 功能的 225 W 电源的 PF。
图 4随着负载增加230 VAC 和 265 VACPFC 块上具有主动 PFE 和禁用 PFE 功能的 225 W 电源的 PF
通过向 PF 控制引擎添加失真信息可以显着减少输入电容造成的 PF 失真。该电路会自动补偿输入阻抗的变化从而确保的 PF尽管滤波器组件存在生产公差和一系列工作条件。系统支持严重失真的输入电压波形例如发电机或逆变器输入的能力在另一篇文章中进行了描述。
