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498888王中王开奖结果功率因素校正对效率的重要性及PFC解决方案

来源:本站原创  作者:admin  更新时间:2020-01-30  浏览次数:

  随着消费者越来越关注公用事业账单的规模,企业主希望遏制螺旋式增长的运营费用,能源使用和效率水平受到了前所未有的严格审查。日益重要的环境因素进一步加剧了所有这些问题,人们普遍认识到,效率低下的设备会产生废热,最终将产生有害的生态影响。

  在电力电子领域,转换效率一直是讨论的关键主题,也是任何数据表中的主要参数之一。为了以最有利的方式展示其产品,电源制造商通常会引用“最佳可能”数字,该数字通常是负载约为80%时的单个值。但是,应注意,在实际应用中,所汲取的功率可能根本不在此水平。

  负载可能会大幅波动-取决于它们的运行方式,在冗余配置中,消耗的功率将始终低得多(除非发生故障情况)。这意味着系统的实际效率可能远远小于引用的效率值所暗示的。

  认识到这种情况的严重性,标准机构,行业团体和政府机构制定了新的能源指南。这些准则通常采用引用效率曲线的形式,该曲线%到满负载的所有运行负载的最低可接受效率水平。因此,设计工程师已经能够评估电力系统中的基本组成部分,以识别将在何处发生损失,然后采取措施消除损失,从而确保满足新的效率准则。功率因数校正(PFC)在解决潜在损失的来源方面至关重要,应相应地实施。

  无电源系统将是完美的效率,而现代的开关半导体器件现在可提供前所未有的性能水平,但在操作过程中始终会

  传导损耗包括由桥式二极管的正向电压引起的损耗,该正向电压与系统功率以及诸如MOSFETIGBT等开关器件的导通电阻成比例。这些与整个系统功率的平方成正比。由于它们会随着输出功率的增加而增加,因此它们倾向于在更接近满负载的情况下发挥更大的作用。传统上,这里是最关注的焦点。

  第二类损耗是开关损耗。随着设计工程师努力提高功率密度水平并减小系统尺寸,开关频率不断提高,从而减小了集成到系统中的笨重磁性元件的尺寸。开关损耗与寄生电容(例如开关器件栅极中的寄生电容)不断充电有关。它们与开关频率成正比,并且在整个工作功率范围内保持一致。这些损耗往往在较低的功率水平上最为普遍,这会对系统效率产生重大影响。

  电力公司提供的所有电网电源都是交流电,并且电压波形始终为正弦波。但是,电流波形的形状和相位不一定是正弦波,而是由供电负载决定的。对于最简单的纯电阻负载(例如加热元件),负载电流与电压同相并保持正弦曲线。在这种情况下,计算输出的功率仅是将电压和电流相乘的问题。

  其他类型的负载(例如电动机)可能包括电抗组件(感性或容性)。在这种情况下,当电流波形保持正弦波状时,498888王中王开奖结果!它将相对于电压波形发生相移,而负载中的电抗量将决定相移量。功率计算需要考虑相位,因此有效功率由以下公式确定:

  这里f表示电压和电流波形之间的相角,而cos(Φ)被称为“位移因数”。在电阻性负载中,电流和电压在同相中cos(Φ)的值为1 –表示正常功率仍然是电压和电流的乘积。但是,实际负载通常不是那么简单,尤其是在负载是开关电源(SMPS)的情况下。这些单元通常具有二极管桥式整流器和浪涌电容器,这将导致电流波形失去其正弦形状并变成一系列尖峰。

  当波形失真且不再是正弦波时,将使用与波形的总谐波失真(THD)关联的“失真因子”(cos(Θ))计算有功功率。因此,在电流和电压同相但电流波形非正弦的系统中,适用以下公式:

  在电流波形既有相移又有失真的情况下,情况会变得有些复杂。在此,必须同时应用位移因子和失真因子:

  实际上,这意味着电压和电流之间的相位差越大,或者电流波形越失真,功率因数就越低,因此有功功率就越低。由于功率因数也会影响效率,因此这现在是功率设计人员需要解决的关键领域。

  相对复杂的数学表明,如果频率相同,将两个正弦波形相乘只能得到大于零的值。结果,可以推断出谐波电流对系统的有用输出功率没有贡献,应该减少或消除。

  正是这被大多数人认为是主要的PFC标准EN 61000-3-2所采用的方法。与许多现代效率规格(包括美国环境保护署(EPA)的能源之星)一样,EN61000-3-2试图通过定义严格的谐波电流限制来降低电流波形的THD,直到40次谐波为止。

  实现PFC的最常见方法是,使用市售PFC控制器中的几种常见控制方案之一,在桥式整流器和大容量电容器之间插入一个有源级。可能最广泛使用的控制方案是连续传导模式(CCM),该模式以固定频率运行,并且经常在功率更高(》 300W)的系统中找到。流行的替代方法是临界传导模式(CrM)控制。通过仅在电感器电流降至零时才进行开关,从而无需快速恢复二极管。这降低了系统成本,但导致了可变的开关频率。 CrM在低功率系统(例如照明系统)中特别普遍。

  PFC控制方案还有进一步的增强,其目的是提供更高的效率,例如将工作频率限制在定义的范围内。一些控制方案响应于负载变化而改变传导模式,以确保实现最佳效率。

  尽管可以使用分立组件从头开始设计PFC机制,但这很少见。大多数工程师会选择使用内置有PFC控制方案的现成控制IC。安森美半导体的FL7921R CrM照明控制器是一种高度集成的器件,将PFC控制器与准谐振(QR)PWM控制器结合在一起。它采用受控导通时间技术来提供稳定的DC输出,执行自然的PFC。该IC包括一个THD优化器,可减少过零时的输入电流失真,从而提高功率因数。 PFC功能始终处于打开状态,以确保始终在包括最重要的轻负载下始终充分优化功率因数(图1和2)。

  意法半导体(STMicroelectronics)的STNRGPFx2适用于焊接,工业电动机,电池充电器和电源等高功率PFC升压应用,是一种两通道交错式CCM PFC数字控制器。该固定频率设备能够驱动两个交错的PFC通道,并具有浪涌电流限制,以及诸如分相操作之类的更复杂的功能。使用意法半导体的eDesignSuite,客户可以快速轻松地配置该设备(图3)。

  管理和控制现代电力系统的功率因数是提高所有工作条件下效率的关键,包括传统上效率非常低的轻负载。在具有挑战性的效率指标的驱动下,由于消费者和公司越来越意识到运营成本以及废能源对环境的不利影响,充足的PFC现在已成为关键的采购要求。幸运的是,有许多高度集成的控制器可供使用,使工程师可以轻松实现各种复杂的PFC方案以适合其特定应用。

  毕业设计,请给我讲解讲解一下,下图电路图(DCM控制的BOOST式PFC变换器)的运行原理。

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  5是一款高度灵活的双降压控制器,内置栅极驱动器,可与多个配置的两个输入电源和一个或两个输出一起使用。该器件包含两个采用前馈电压模式控制方法的独立同步双NFET降压调节器所需的所有电路。 NCP5425可以采用4.6至12伏的单电源供电,支持单相或双相单相输出。当用作双输出控制器时,第二个输出跟踪第一个输出的电压瞬变。支持低噪声应用的功率消隐以及独立的逐周期电流限制。该器件采用20引脚TSSOP封装,允许设计人员最小化PCB面积。 特性 4.6至13.2伏的操作 双同步降压设计 两个独立电源的可编程功率共享和预算 0.8伏+/- 1%低电压参考输出 1.5A峰值功率驱动 使用ROSC Pin对噪声敏感应用进行消隐 可编程频率,150 kHz至750 kHz操作 可编程软启动 周期间过流保护 独立可编程电流限制 快速瞬态响应的100%占空比 内部斜率补偿 控制器之间的异相同步 可配置为单相两相输出或两相单相输出 这些是Pb - 免费设备 输入欠压锁定 通过使用COMP Pins启用/关闭 电源排序 电路图、引脚图和封装图...

  7和NCP1587A是低成本PWM控制器,设计采用5V或12V电源供电。这些器件能够产生低至0.8V的输出电压。这些8引脚器件提供最佳集成度,以减小电源的尺寸和成本。 NCP1587和NCP1587A提供1A栅极驱动器设计和内部设置的275kHz(NCP1587)和200kHz(NCP1587A)振荡器。栅极驱动器的其他效率增强特征包括自适应非重叠电路。 NCP1587和NCP1587A还集成了外部补偿误差放大器和电容可编程软启动功能。保护功能包括可编程短路保护和欠压锁定。 特性 优势 输入电压范围4.5至13.2V 多功能性 电压模式PWM控制 易于使用 0.8V +/- 1%内部参考电压 增强绩效 可调输出电压 多功能性 电容可编程软启动 易于使用 内部1A门驱动器 增强性能 可编程电流限制 易于使用 应用 终端产品 图形卡 台式计算机 服务器/网络 DSP和FPGA电源 DC-DC稳压器模块 DSP和FPGA电源 电路图、引脚图和封装图...

  38是一款双同步降压控制器,经过优化,可将电池电压或适配器电压转换为台式机和笔记本电脑系统所需的多个电源轨。 NCP81038包括两个降压开关控制器,通道2上固定5.0 V输出,通道1上3.3 V,两个板载LDO,三个输出:5 V / 60 mA和3.3 V或12 V / 10 mA。 NCP81038支持高效率,快速瞬态响应并提供电力信号。安森美半导体专有的自适应纹波可控制器从CCM到DCM的无缝过渡,其中转换器运行时降低了开关频率,在轻载时具有更高的效率。该器件的工作电源电压范围为5.5 V至28 V 电路图、引脚图和封装图...

  NCP6151 VR12 2相 3相 4相CPU控制器+ 1相GPU控制器

  1 / NCP6151A双输出四加一相降压解决方案针对Intel VR12兼容CPU进行了优化。该控制器结合了真正的差分电压检测,差分电感DCR电流检测,输入电压前馈和自适应电压定位,为台式机和笔记本电脑应用提供精确调节的电源。该控制系统基于双边沿脉冲宽度调制(PWM)和DCR电流检测,可提供对动态负载事件的最快初始响应并降低系统成本。在轻负载运行期间它也会脱落到单相,并且可以在轻负载时自动进行频率调整,同时保持良好的瞬态性能。 特性 符合英特尔VR12 / IMVP7规范 电流模式双边沿调制,用于瞬态加载的最快初始响应 双高性能操作误差放大器 两个轨道的一个数字软启动斜坡 应用 台式机和笔记本电脑处理器 电路图、引脚图和封装图...

  NCP6131 IMVP7 1,2,3相CPU控制器+单相GPU控制器

  1S / NCP6151SA / NCP6131S / NCP6131SA双输出四加一相降压解决方案针对Intel VR12兼容CPU进行了优化。该控制器结合了真正的差分电压检测,差分电感DCR电流检测,输入电压前馈和自适应电压定位,为台式机和笔记本电脑应用提供精确调节的电源。控制系统基于双边沿脉冲宽度调制(PWM)与DCR电流检测相结合,可提供对动态负载事件的最快初始响应并降低系统成本。在轻负载运行期间它也会脱落到单相,并且可以在轻负载时自动进行频率调整,同时保持良好的瞬态性能。 特性 符合英特尔VR12 / IMVP7规范 电流模式双边沿调制,用于瞬态加载的最快初始响应 双高性能操作误差放大器 两个轨道的一个数字软启动斜坡 应用 台式机和笔记本电脑处理器 电路图、引脚图和封装图...

  48是一款双同步降压控制器,经过优化,可将电池电压或适配器电压转换为台式机和笔记本电脑系统所需的多个电源轨。 NCP81148由两个降压开关控制器组成,通道2上固定5.0 V输出,通道1上为3.3 V,两个板载LDO具有三个输出:5 V / 60 mA和3.3 V或12 V / 10 mA。 NCP81148支持高效率,快速瞬态响应并提供电力商品信号。安森美半导体专有的自适应纹波可控制器从CCM到DCM的无缝过渡,其中转换器运行时降低了开关频率,在轻载时具有更高的效率。该器件的工作电源电压范围为5.5 V至28 V. 电路图、引脚图和封装图...

  40多相降压解决方案针对Intel VR12.5兼容CPU进行了优化,用户配置为4/3/2/1阶段。该控制器结合了真正的差分电压检测,差分电感DCR电流检测,输入电压前馈和自适应电压定位,为台式机和笔记本电脑应用提供精确调节的电源。该控制系统基于双边沿脉冲宽度调制(PWM)与DCR电流检测相结合,以降低的系统成本提供对动态负载事件的最快初始响应。它具有在轻负载运行期间脱落到单相的能力,并且可以在轻负载条件下自动进行频率调整,同时保持出色的瞬态性能。 应用 终端产品 基于工业CPU的应用程序 信息娱乐,移动,自动化,医疗和安全 电路图、引脚图和封装图...

  42多相降压解决方案针对具有用户可配置4/3/2/1相位的Intel VR12.5兼容CPU进行了优化。该控制器结合了真正的差分电压检测,差分电感DCR电流检测,输入电压前馈和自适应电压定位,为台式机和笔记本电脑应用提供精确调节的电源。该控制系统基于双边沿脉冲宽度调制(PWM)与DCR电流检测相结合,以降低的系统成本提供对动态负载事件的最快初始响应。它具有在轻负载运行期间脱落到单相的能力,并且可以在轻负载条件下自动调频,同时保持优异的瞬态性能。提供高性能操作误差放大器以简化系统的补偿。获得专利的动态参考注入无需在闭环瞬态响应和动态VID性能之间进行折衷,从而进一步简化了环路补偿。获得专利的总电流求和提供高精度的数字电流监控。 应用 终端产品 基于工业CPU的应用程序 信息娱乐,移动,自动化,医疗和安全 电路图、引脚图和封装图...

  0是一款集成电源控制IC,具有I 2 C接口。它结合了高效,多相,同步降压开关稳压控制器和I 2 C接口,可实现关键系统参数的数字编程。 特性 优势 I 2 C 启用关键系统参数的数字化编程 快速增强型PWM弹性模式架构 出色的负载瞬态性能 应用 终端产品 CPU Vcor​​e 游戏,桌面,服务器 电路图、引脚图和封装图

  NCP4208 同步降压转换器 8相 VR11.1可编程 带I2C接口

  8是一款集成电源控制IC,具有I 2 C接口。 NCP4208是一款高效,多相,同步降压开关稳压控制器,可帮助设计高效率和高密度解决方案。 NCP4208可编程为1,2,3,4,5,6,7或8相操作,允许构建多达8个互补降压开关级。 特性 优势 快速增强PWM 出色的负载转换性能 应用 终端产品 CPU Vcor​​e 台式电脑,服务器 电路图、引脚图和封装图

  9L是一款低成本PWM控制器,采用5 V或12 V电源供电。该器件能够产生低至0.8 V的输出电压,转换电压低至2.5 V.它易于操作,并提供最佳的集成度,以减小电源的尺寸和成本。它在斜坡脉冲调制模式下工作,可实现出色的负载阶跃和释放响应。除快速瞬态响应外,它还包括1.5 A栅极驱动器设计和轻载效率功能,如自适应非重叠电路和二极管仿真。它通常在连续电流导通模式下工作在200~500 kHz范围内,在轻负载时随电流减小,以进一步节省功耗。保护功能包括可编程过流保护,输出过压和欠压保护以及输入欠压锁定。 特性 VCC范围4.5 V至13.2 V 可调节工作频率升压引脚工作电压为35 V 斜坡脉冲调制控制精密0.8 V内部基准电压可调输出电压内部1.5 A栅极驱动器输入欠压锁定可编程电流限制轻载中的自适应二极管模式仿真这是一个无铅设备 应用 图形卡台式电脑服务器/网络 DSP& FPGA电源 DCDC稳压器模块 电路图、引脚图和封装图...

  NCP81111 具有SVID和I2C接口的3相VR12.5-6高速数字控制器

  11是一款高性能数字单输出三相VR12.5-6兼容降压解决方案,针对英特尔CPU应用进行了优化,可在高达5 MHz的频率下工作。 NCP81111还可用作通用I2C控制多相电压调节器。 NCP81111设计用于支持NCP81163数字相位倍频器IC,可将器件的功能扩展到6相,实现高电流处理。控制器包括真差分电压检测,差分电流检测,数字输入电压前馈,DAC前馈和自适应电压定位。 特性 会见英特尔® s VR12.5规格 用户配置的板载EEPROM 高性能数字架构 动态参考注入 全差动电压电流检测放大器 电流平衡的“无损耗”DCR电流检测 用于下垂的热补偿电感器电流感应 用户可调整的内部补偿 应用 终端产品 用于英特尔处理器的多相电压调节器 通用I2C控制多相调节器 台式电脑 笔记本电脑 服务器 电路图、引脚图和封装图...

  9D是一款低成本PWM控制器,采用5 V或12 V电源供电。该器件能够产生低至0.8 V的输出电压,转换电压低至2.5 V.它易于操作,并提供最佳的集成度,以减小电源的尺寸和成本。它在斜坡脉冲调制模式下工作,可实现出色的负载阶跃和释放响应。除快速瞬态响应外,它还包括1.5 A栅极驱动器设计和轻载效率功能,如自适应非重叠电路和二极管仿真。它通常在连续电流导通模式下工作在200~500 kHz范围内,在轻负载时随电流减小,以进一步节省功耗。保护功能包括可编程过流保护,输出过压和欠压保护以及输入欠压锁定。 特性 VCC范围4.5 V至13.2 V 可调节工作频率升压引脚工作电压为35 V 斜坡脉冲调制控制精密0.8 V内部基准电压可调节输出电压内部1.5 A栅极驱动器 80%最大占空比可编程电流限制轻载中的自适应二极管模式仿真这是一个无铅设备 应用 图形卡台式电脑服务器/网络 DSP FPGA电源 DCDC稳压器模块 电路图、引脚图和封装图...

  9是一款低成本PWM控制器,采用5V或12V电源供电。这些器件能够产生低至0.8V的输出电压。这些8引脚器件提供最佳集成度,以减小电源的尺寸和成本。 NCP1579提供1A栅极驱动器设计和内部设置的275kHz振荡器。栅极驱动器的其他效率增强特征包括自适应非重叠电路。 NCP1579还集成了外部补偿误差放大器和电容可编程软启动功能。保护功能包括可编程短路保护和欠压锁定。 特性 优势 输入电压范围4.5至13.2V 多功能性 电压模式PWM控制 易用性 0.8V +/- 2.0%内部参考电压 增强绩效 可调输出电压 多功能性 电容可编程软启动 易用性 内部1A门驱动器 增强性能 可编程电流限制 易用性 应用 终端产品 STB Blue-Ray DVD 液晶电视 DSP和FPGA电源 DC-DC稳压器模块 STB 蓝光DVD 液晶电视 电路图、引脚图和封装图...

  1589A或NCP1589B是一款低成本PWM控制器,设计采用5V或12V电源供电。该器件能够产生低至0.8V的输出电压。该器件能够将电压转换为低至2.5V。该10引脚器件提供最佳集成度,以减小电源的尺寸和成本。 特性 VCC范围从4.5到13.2V 升压引脚工作电压高达30V 电压模式PWM控制 精密0.8V内部参考 内部1.5A栅极驱动器 输入欠压锁定 可编程电流限制 应用 终端产品 图形卡 服务器/网络 图形卡 电路图、引脚图和封装图...

  2是一款PWM器件,设计用于宽输入范围,能够产生低至0.8V的输出电压。 NCP3012提供集成栅极驱动器和内部设置的75kHz振荡器,能够与外部频率同步。 NCP3012具有外部补偿跨导误差放大器,内部固定软启动。 NCP3012将输出电压监控与电源良好引脚相结合,以指示系统处于稳压状态。双功能SYNC引脚使器件与更高频率(从模式)同步,或输出180度异相时钟信号以驱动另一个NCP3012(主模式)。保护功能包括无损耗电流限制和短路保护,输出过压和欠压保护以及输入欠压锁定。 NCP3012采用14引脚TSSOP封装。非常适合需要电源干扰最小的噪声敏感应用。 (医疗,网络等) 特性 优势 输入电压范围为4.7 V至28 V 能够运行各种输入电压 75 kHz操作 效率高 0.8 V +/- 1%参考电压 准确的系统调节 缓冲外部+1.25 V参考 附加调节1 mA输出以供额外使用 电流限制和短路保护 系统级保护 PowerGood输出引脚 电源排序功能 启用/禁用引脚 电源排序功能 输入和输出电压保护 增强的系统级保护 外部同步 能够同步到更高频率或180°异相 应用...

  1同步降压控制器IC旨在为14引脚SOIC中的板载DC-DC应用提供简单的同步降压稳压器。 NCP1581专为跟踪应用而设计,提供轨道输入。 NCP1581采用固定内部400 kHz开关频率工作,允许使用小型外部元件。该器件具有由外部电容设置的可编程软启动,欠压锁定和输出欠压检测,可在检测到输出短路时锁定器件。电路图、引脚图和封装图

  是一款1 / 3.2英寸CMOS有源像素数字图像传感器,像素阵列为4208H x 3120V。 AR1335数字图像传感器采用突破性的1.1μm像素技术,通过领先的灵敏度,量子效率和线性全阱提供卓越的低光图像质量。这使得图像质量可以与数码相机相媲美。 AR1335采用专注于低功耗的传感器架构和低Z高度的高射线角度(CRA),是智能手机和其他移动设备应用的理想选择。它集成了复杂的片上相机功能,如窗口,镜像,列和行跳过模式以及快照模式。它可通过简单的双线串行接口进行编程。 AR1335传感器可以高达每秒30帧(fps)的速度生成全分辨率图像,并支持高级视频模式,包括4K 30fps,1080P 60fps和720P 120fps。 特性 13MP CMOS传感器,采用先进的1.1μm像素BSI技术 数据接口:2,3和4通道MIPI 可用于MIPI的比特深度压缩:10-8和10-6以降低带宽 启用立体视频捕获的3D同步控制 6.8 kbits一次性可编程存储器(OTPM) 可编程控制器:增益,水平和垂直消隐,自动黑电平偏移校正,帧大小/速率,曝光,左右和上下图像反转,窗口大小和平移 两个片上锁相环路(PLL)振荡器,具有超低噪声性能 片上...

  1是一款同步降压控制器,设计用于宽输入范围,能够产生低至0.8 V的输出电压.NCP3011提供1.0 A栅极驱动器和内部设置的400 kHz振荡器。 NCP3011具有外部补偿跨导误差放大器,内置固定软启动。 NCP3011将输出电压监控与PowerGood引脚相结合,以指示系统处于稳压状态。双功能SYNC引脚使器件与更高频率(从模式)同步,或输出180°异相时钟信号以驱动另一个NCP3011(主模式)。保护功能包括无损耗电流限制和短路保护,输出过压和欠压保护以及输入欠压锁定。 NCP3011采用14引脚TSSOP封装。 特性 优势 输入电压范围为4.7 V至28 V 能够运行各种输入电压 400 kHz运行 效率高,体积小 0.8 V +/- 1%参考电压 准确的系统调节 缓冲外部+1.25 V参考 附加1 mA输出 电流限制和短路保护 系统级保护 PowerGood输出引脚 电源排序功能 启用/禁用引脚 电源排序功能 输入和输出电压保护 增强系统级保护 外部同步 能够同步到更高频率或180°异相 符合AEC-Q100和PPAP(NCV3011) 适用于汽车应用 应用 终端产...