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Schwerpunkt|Analog-& Power-Management-ICs 20 www markttechnik de Nr 910 2021 Effektivere Blindleistungskompensation Mit SiC und GaN zu mehr Effizienz Um die regulatorischen Anforderungen zur Blindleistungskompensation zu erfüllen und gleichzeitig den Bedarf an kleineren Formfaktoren höherer Leistung zu erfüllen benötigen Entwickler eine Alternative zu einfachen und kostengünstigen passiven PFC-Techniken Blindleistungskompensation PFC ist notwendig um die Netzeffizienz von Wechselstromgeräten wie AC DC-Netzteilen Batterieladegeräten batteriegestützten Energiespeichersystemen Motorantrieben und unterbrechungsfreien Stromversorgungen zu maximieren Ihre Bedeutung ist so groß dass es Vorschriften gibt die Mindestwerte für den Leistungsfaktor PF für bestimmte Arten von elektronischen Geräten vorschreiben Um diesen Vorschriften angesichts des ständigen Drucks zur Verbesserung der Gesamtleistung bei immer kleiner werdenden Formfaktoren gerecht zu werden wenden sich die Entwickler aktiven PFC-Designs zu die die Vorteile digitaler Steuerungstechniken und Halbleiter mit großer Bandlücke wie Siliziumkarbid SiC und Galliumnitrid GaN nutzen Dieser Artikel gibt einen Überblick über PFCKonzepte und -Definitionen einschließlich der unterschiedlichen Definitionen in IEEEund IEC-Normen Anschließend werden Produkte für die PFC von Anbietern wie STMicroelectronics Transphorm Microchip Technology und Infineon Technologies vorgestellt mit denen Entwickler PFCs unter Verwendung von Halbleitern mit großer Bandlücke und digitaler Steuerung implementieren können einschließlich der Verwendung von Evaluierungs-Boards Was ist Blindleistungskompensation und warum ist sie notwendig? Der Leistungsfaktor ist ein Maß für die Höhe der Blindleistung in einem System Blindleistung ist keine Wirkleistung sondern stellt die Auswirkung von Spannung und Strom dar die zueinander phasenverschoben sind Bild 1 Da sie phasenverschoben sind können sie keinen wirksamen Beitrag zur Arbeit leisten erscheinen aber dennoch als Last auf der Wechselstromversorgungsleitung Damit stellt der Anteil der Blindleistung in einem System ein Maß für den Grad der Ineffizienz der Energieübertragung dar Aktive PFC verwendet Leistungselektronik um die Phase und oder Form der von einer Last gezogenen Stromwellenform zu ändern um den Leistungsfaktor zu verbessern Durch den Einsatz von PFC erhöht sich die Effizienz des Gesamtsystems Ein schlechter Leistungsfaktor kann bei linearen oder nichtlinearen Lasten auftreten Nichtlineare Lasten verzerren die SpannungsVon Jeff Shepard Digi-Key Bild 1 Der Leistungsfaktor PF stellt das Verhältnis der von der Last aufgenommenen Wirkleistung Pzur Scheinleistung Sdar cos θ Die Differenz zwischen den beiden wird durch die Blindleistung Qverursacht Wenn die Blindleistung Null wird erscheint die Last als rein ohmsche Last Scheinund Wirkleistung sind identisch und der PF wird 1 0 Bild Wikipedia Bild 2 Momentane und mittlere Leistung berechnet aus Wechselspannung und -strom mit einem nacheilenden PF d h der Strom eilt der Spannung hinterher von 0 71 bei einer linearen Last Bild CUI Bild Wikipedia Bild 3 Sinusförmige Spannung gelb und nichtsinusförmiger Strom blau ergeben einen Leistungsverzerrungsfaktor von 0 75 wie hier für dieses Computer-Netzteil das eine nichtlineare Last darstellt