2000W雙通道交錯式PFC設計電路分析 高功率密度,浪涌電流控制

2000W交錯式PFC設計電路，現在分享給大家參考，交錯設計大大縮小了變壓器尺寸，完整doc文件詳情請看附件

STEVAL-IPFC12V1 2 kW雙通道交錯PFC，帶STNRGPF12數字控制器，具有浪涌電流控制功能

• 介紹
  

STEVAL-IPFC12V1是用于STNRGPF12數字可配置IC的2千瓦交錯PFC評估板，它能夠管理浪涌電流，并在工業應用的交錯PFC中驅動最多兩個通道。評估板實現了高功率密度，這是由于緊湊的布局和小磁性元件，這是可能的，因為交錯效應。

此外，為了滿足IEC 61000-3標準的電氣設備。

STNRGPF12控制器嵌入在單獨的控制板上，實現混合信號（模擬/數字）平均CCM中固定頻率的電流模式控制。模擬部分確保循環電流調節，而數字部分控制管理非時間關鍵型操作，提供進一步的靈活性。

通過使用專用的軟件工具，可以為不同的應用定制設備。

危險：

      評估板使用的電壓水平可能導致嚴重傷害甚至死亡。

斷開輸入電源后，不要立即觸摸任何電路板，因為已充電的電容器需要時間放電。

由于高功率密度，電路板組件和散熱器在接觸時會變得非常熱并導致嚴重燒傷。

此電路板供具備適當資格并熟悉電路的熟練技術人員使用

電力電子系統的安裝、使用和維護。同樣的人員必須了解并應用國家事故預防規則。

電氣安裝應按照適當的要求完成（例如，導線的橫截面積、熔斷和接地連接）。

二.功能概述

1.I/O測量信號

2.模擬電路

3.功率級

4.數字控制部分

當提供適當范圍內的交流輸入電壓時，輔助電源開始供電STNRGPF12和驅動器的電壓。數字勵磁涌流控制啟動，直流輸出電壓增加到線路輸入電壓的峰值。

I/O測量信號用于：

?驗證啟動和運行條件（例如，50/60 Hz，負載/空載啟動等）

?調節直流輸出電壓

?產生前饋補償、斷相和電流平衡功能

?觸發冷卻系統和安全關閉（例如，由于電壓過高或過低）

STNRGPF12輸出正弦電流基準（SIN_REF），用于執行輸入電流調節模擬電路，為三角載波PWM調制提供信號（三角形參考、輸出π[2]、[3]）。

PWM信號（PWM0、PWM1）驅動兩個交錯通道，而使用SCR1和SCR2引腳打開混合輸入橋的兩個SCR。

在許多應用中，從電信到普通工業電源（SMPS），有源功率因數校正（PFC）變換器被用作AC/DC轉換的第一級，以獲得與電網電壓同步的正弦輸入電流。

PFCs允許任何下游電器出現一個純電阻負載，并提高整體電網效率。

三.功率因數（PF）-定義

連接到電網的負載所吸收的總功率稱為視在功率，它包括兩個部分：

1實際功率：系統中實際產生功（如運動、加熱）的功率。

2無功功率：正常運行所需的感性負載。實際功率與視在功率之比稱為功率因數（PF）：

在實際系統中，PF可計算為：

?cos?=位移系數：輸入電流和線電壓之間的相移。

畸變因子：由于輸入電流的諧波分量而導致的功率因數下降。

總諧波失真（THD）考慮了輸入電流諧波相對于基波分量的振幅：

?I1=基頻輸入電流

?Ii=輸入電流的第i次諧波

理想的情況是使位移系數盡可能低，從而使視在功率最小，從而降低發電機和輸電線路的規模和成本。

四，Active PFC

由于boost電路的設計和驅動相對簡單，因此它們是實現PFC的首選拓撲結構。

boost PFC預調節器接收來自橋式整流器的輸入，并提供恒定的直流輸出電壓（高于峰值線電壓），同時以兩倍的線頻率形成輸入電流。

第二個轉換級為一般的直流或交流負載提供適當的電壓。

如上圖所示，切換周期（Tsw）可分為以下間隔：

1在這期間，電感器電流通過開關線性增加（S=1）。

2在開關閉合（S=0）后，電感器電流通過升壓二極管流向負載。

根據TOFF期間電感器電流下降的水平定義以下操作模式：

1連續_導_通_模式_ （ _CCM_ ）_

2不連續傳導模式（DCM）

3.臨界傳導模式(CrM)

CCM具有輸入峰值電流低（關斷損耗小）、輸入電流THD低、功率因數高等優點，是大功率PFC變換器的首選模式。

然而，CCM產生高導通開關損耗（硬開關），這就是為什么并行解決方案通常更可取的原因。

五.交錯

交織是指將兩個或多個小級（信道）而不是一個較大的信道并行。交織的優點是以電路簡單性為代價的，因此這種結構通常用于600W以上的大功率應用。

在正常運行期間，PWM驅動信號的異相量如下：

總功率在并聯電路之間共享。

與傳統的單級PFC相比，交錯拓撲具有以下優點：

?降低輸入電流紋波

?EMI濾波器體積減小

?減少電感器體積、

?輸出電容器RMS電流值降低

?更好的交換機電源管理

?由于通道電源管理，效率更高

通過交錯，等效電感電流紋波降低，并完全消除某些占空比值（例如，對于雙通道升壓，D=0.5；對于三通道PFC，D=0.33和D=0.66）。

由于較高的等效開關頻率，因此可以減小EMI濾波器的尺寸。

下圖顯示了單通道PFC相對于3通道交錯解決方案在電感尺寸上的差異。三通道解決方案的體積減少了40%以上。

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2021-4-17 17:28 上傳

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