Chọn IC Sửa Chữa Hệ Số Công Suất cho Chuyển Đổi AC-DC

Nếu bạn lấy điện từ nguồn AC chính, bạn có thể sử dụng IC chỉnh lưu hệ số công suất để đảm bảo chuyển đổi AC-DC hiệu quả cao.

Việc tạo ra một thiết kế hoàn hảo về mặt chức năng là một chuyện, nhưng đảm bảo thiết kế đó có thể được cắm vào nguồn chính một cách hợp pháp là một chuyện khác. Vấn đề không chỉ là thiết bị có an toàn và chức năng hay không. Thay vào đó, việc đảm bảo hiệu suất chuyển đổi cao trong các giai đoạn cung cấp điện, dù là đơn vị riêng lẻ hay tích hợp trên PCB, đều liên quan đến việc duy trì hệ số công suất cao. Đây là một khía cạnh có thể bị nhiều nhà thiết kế bỏ qua, nhưng lại rất quan trọng cho việc tuân thủ các tiêu chuẩn.

Nhu cầu kiểm soát chỉnh lưu hệ số công suất áp dụng ở cấp độ công nghiệp, cấp độ tiêu dùng và mọi nơi ở giữa. Nếu bạn sử dụng nguồn AC chính và điều chỉnh đầu vào DC của bạn với một bộ điều chỉnh chuyển mạch, thì bạn nên cân nhắc thêm một IC chỉnh lưu hệ số công suất. Lợi ích bao gồm tuân thủ tiêu chuẩn và tiết kiệm tiền điện cho khách hàng của bạn. Dưới đây là những điều cần lưu ý khi chọn một IC chỉnh lưu hệ số công suất cho PCB tiếp theo của bạn.

Chỉnh lưu hệ số công suất là gì?

Hệ số công suất của một hệ thống điện được định nghĩa là công suất thực tế mà hệ thống rút ra so với công suất hiển thị (hoặc lý thuyết) mà hệ thống rút ra. Đối với việc chuyển đổi AC lên và xuống đơn giản (ví dụ, với một máy biến áp), hoặc chuyển đổi DC-DC tuyến tính (ví dụ, với một bộ chia điện áp), hệ số công suất bằng với hiệu suất của hệ thống khi không có công suất phản kháng. Trong trường hợp này, chỉnh lưu hệ số công suất đơn giản chỉ bao gồm việc thêm một số pha tiến hoặc pha lùi vào hệ thống để dòng điện rút ra bởi hệ thống hoàn toàn cùng pha với điện áp đầu vào.

Đối với chuyển đổi AC-DC và quy định sau đó, tình hình phức tạp hơn do sự hiện diện của các thành phần phi tuyến. Tại đây, các thành phần phi tuyến, như các diode được sử dụng trong một bộ chỉnh lưu, sẽ tạo ra méo hài trong dạng sóng dòng điện tại đầu vào của giai đoạn điều chỉnh. Cơ bản, chỉ có thời điểm dòng điện được rút vào phần chỉnh lưu là khi các diode trong bộ chỉnh lưu dẫn điện, tạo ra một xung dòng điện vào hệ thống.

Điều này được thể hiện trong các dạng sóng ví dụ dưới đây cho một hệ thống với một bộ chỉnh lưu được đo trước tụ điện làm mịn. Đường cong màu xanh cho thấy điện áp AC đã chỉnh lưu được đưa vào tụ điện làm mịn, và đường cong màu đỏ cho thấy dòng điện rút ra mỗi khi các diode trong bộ chỉnh lưu dẫn điện.

Dạng sóng điện áp và dòng điện trong một bộ chỉnh lưu trước các giai đoạn tụ điện/làm mịn.

Tại sao điều này lại xảy ra? Lưu ý rằng diode trong bộ chỉnh lưu, là các thành phần không tuyến tính, thực sự thay đổi điện trở DC của chúng giữa trạng thái cao và thấp khi điện áp đầu vào vượt qua một ngưỡng nào đó, vì vậy nó chỉ rút dòng điện đáng kể khi điện áp chỉnh lưu đủ cao. Đây là lý do tại sao dòng điện đầu vào trong quá trình chỉnh lưu xuất hiện dưới dạng xung, thay vì là một sóng sin đã được chỉnh lưu. Điều này tạo ra méo hài hòa trên dòng điện AC chính, mà phải được giữ dưới một mức nhất định vì THD cao cơ bản là lãng phí năng lượng ở những nơi khác trong lưới điện. Trong ví dụ này, giả sử hệ số công suất của hệ thống là 60% và hiệu suất lý thuyết của bộ điều chỉnh của bạn là 95%; hiệu suất thực tế sẽ là 60% x 95% = 57%. Điều này nên cho thấy làm thế nào, trong các chiến lược điều chỉnh công suất nối tiếp, một hệ số công suất/hiệu suất thấp trong một khối sẽ giảm hiệu suất trong tất cả các khối hạ lưu. Bằng cách thêm một mạch điều chỉnh hệ số công suất, bạn đang làm mịn dòng rút vào giai đoạn điều chỉnh điện áp hạ lưu sao cho nó gần hơn với hình dạng sóng điện áp thực, điều này tăng tổng hiệu suất của phần cung cấp điện.

Chọn IC Điều Chỉnh Hệ Số Công Suất

Bằng cách thêm một IC điều chỉnh hệ số công suất giữa đầu ra bộ chỉnh lưu và giai đoạn điều chỉnh hạ lưu của bạn, bạn đang đưa hệ số công suất tổng thể của hệ thống gần hơn với 1. Các thành phần COTS có thể đưa hệ số công suất rất gần với 1. Có một số đặc điểm khác cần chú ý khi chọn một IC điều chỉnh hệ số công suất:

• Đánh giá điện áp và dòng điện tối đa: IC điều chỉnh hệ số công suất không được thiết kế cho các hệ thống điện áp/điện năng cực cao. Hãy chú ý đến các đánh giá này để tránh làm cháy chip. Lưu ý rằng hệ số công suất của một IC thực tế có thể là một chức năng

• Topo: Mạch PFC có thể có topo buck hoặc boost. Bạn có thể xây dựng một PFC buck-boost, nhưng điều này không phổ biến vì bạn thường cần tăng hoặc giảm điện áp AC chính. Sơ đồ khối cho các IC này cơ bản giống như một

• Tần số điều chế: Một IC điều chỉnh hệ số công suất sử dụng tín hiệu PWM chuyển mạch để rút dòng điện vào mạch PFC theo chu kỳ đồng bộ với hình dạng sóng điện áp đầu vào. Hành động chuyển mạch này sẽ làm mịn dòng điện rút từ giai đoạn chỉnh lưu. Các giá trị điển hình nằm trong phạm vi 100 kHz. Một số IC sẽ cung cấp tín hiệu PWM này dưới dạng đầu ra để sử dụng trong một bộ điều chỉnh chuyển mạch hạ lưu.

• Chế độ dẫn: Có ba chế độ dẫn có sẵn: chế độ dẫn liên tục (CCM), chế độ dẫn quan trọng (CrCM), và chế độ dẫn không liên tục (DCM). Điều này sẽ liên quan đến phương pháp điều chế (hoặc PWM hoặc PFM), trong đó PWM khá phổ biến.

Dưới đây là một số IC điều chỉnh hệ số công suất bạn sẽ tìm thấy trên thị trường:

Analog Devices, LT1509

LT1509CSW của Analog Devices chuyển đổi một nguồn điện áp cao không ổn định thành nguồn điện áp thấp cách ly sử dụng PWM. Chu kỳ làm việc được giới hạn nội bộ ở mức 47% để ngăn chặn sự bão hòa của biến áp. Linh kiện này sẽ tự động đồng bộ tín hiệu PWM với phần điều khiển PFC để đảm bảo hiệu suất điều chỉnh công suất tối đa (hệ số công suất đánh giá 99%). Điện áp cung cấp đầu vào được đánh giá từ 11.5 đến 25 V với đầu ra 7.5 V nhờ mạch tham chiếu điện áp tích hợp.

Sơ đồ khối IC điều chỉnh hệ số công suất LT1509. Từ tài liệu dữ liệu LT1509.

ON Semiconductor, NCL30030B3DR2G

NCL30030B3DR2G từ ON Semiconductor cung cấp điều chỉnh hệ số công suất và điều chỉnh (topology flyback dòng chế độ dao động gần như cộng hưởng) trong các hệ thống yêu cầu công suất kW. Linh kiện này được thiết kế để điều khiển các ngân hàng LED, nhưng nó cũng có thể phục vụ các mục đích khác yêu cầu đầu ra công suất cao. Giai đoạn PFC cung cấp giá trị hệ số công suất gần 1 trong CrCM với độ méo hài hòa thấp. Điện áp cung cấp được đánh giá từ 40 đến 700 V với đầu ra 210V/4A.

Texas Instruments, UC3854BDW

IC điều chỉnh hệ số công suất UC3854BDW của Texas Instruments hoạt động trong CCM và chấp nhận điện áp cung cấp từ 10 đến 20 V (tối đa tuyệt đối 22 V). IC này chứa một bộ dao động PWM tích hợp 200 kHz với một tham chiếu nội bộ 7.5 V cho việc chuyển mạch và làm mịn. Đầu ra được giảm xuống còn 5V/1.2A với độ méo dòng điện dưới 3%. IC này cũng có sẵn trong các gói 16-pin PDIP, SOIC rộng, CDIP, và 20-pin PLCC.

Sơ đồ khối IC điều chỉnh hệ số công suất UC3854BDW. Từ tài liệu dữ liệu UC3854BDW.

Beamforming trở nên dễ dàng hơn nhờ vào các linh kiện điều khiển beamforming mảng pha. Khi bạn cần tìm các linh kiện beamforming mới cho sản phẩm RF/wireless tiếp theo của mình, hãy thử sử dụng các tính năng tìm kiếm và lọc nâng cao trên Octopart. Octopart cung cấp cho bạn một giải pháp hoàn chỉnh cho việc tìm nguồn cung ứng và quản lý chuỗi cung ứng điện tử. Hãy xem trang mạch tích hợp của chúng tôi để bắt đầu tìm kiếm các linh kiện bạn cần.

Để cập nhật với các bài viết mới nhất của chúng tôi, đăng ký nhận bản tin của chúng tôi.