Der Blätterkatalog benötigt Javascript.
Bitte aktivieren Sie Javascript in Ihren Browser-Einstellungen.
The Blätterkatalog requires Javascript.
Please activate Javascript in your browser settings.
17 Trend Guide Leistungshalbleiter 2022 www markttechnik de derliche Leistungsfaktor > 0 95 bei 20 Prozent Last erreicht wird Wird die PFC-Schaltung mit einer DC DC-Stufe mit entsprechend hohem Wirkungsgrad kombiniert kann das Design auch die Effizienzanforderungen von 80 Plus Titanium erfüllen In den folgenden Abschnitten wird erörtert wie dieses Design entwickelt und bestimmte schwierige Aspekte dieser Topologie bewältigt wurden Zu diesen Herausforderungen gehören das Ermitteln der richtigen Einstellungen für die Länge von Sperrzeiten und Totzeit sicheres automatisches Hochfahren mit der Netzeingangsspannung und Soft Start rund um den AC-Nulldurchgang zur Minimierung von Stromspitzen Einstellung von Sperrund Totzeit Bei der Einstellung der PWM-Steuerung müssen die mit der AC-Nulldurchgangserkennung verbundenen Ungenauigkeiten sowie die parasitären Elemente der MOSFETs berücksichtigt werden Im TP-PFC-EVK wurde um den AC-Nulldurchgang eine Sperrzeit von 50 µs eingefügt Um ein unerwünschtes Verhalten zu vermeiden werden alle vier Schalter kurz vor jedem Nulldurchgang der Netzspannung ausgeschaltet und erst nach einer definierten Zeit nach Polaritätswechsel der Netzspannung wieder freigegeben Diese Zeit ist hier als Sperrzeit benannt Während dieser Zeit wird der Regelkreis eingefroren Auf diese Weise wird verhindert dass der Integrator-Aufbau eine unerwünscht hohe Stromspitze verursacht indem er beim nächsten Einschalten einen großen PWM-Impuls anlegt Eine kurze Sperrzeit ermöglicht eine bessere Kontrollierbarkeit der Stromkurve einen geringeren Klirrfaktor und einen höheren Wirkungsgrad Die minimale Sperrzeit wird jedoch durch die Abtastrate des Reglers und die Netzfrequenz begrenzt Zusätzlich zur Sperrzeit um den AC-Nulldurchgang muss eine geeignete Totzeit zwischen den Steuerbefehlen der komplementären SiC-MOS-FETs eingestellt werden Laut Datenblatt des Gate-Treibers BM61S41 beträgt die Laufzeitverzögerung maximal 65 ns Addiert man weitere 10 ns für die PWM-Ausbreitungsfehlanpassung hinzu ergibt sich eine absolute Mindesttotzeit von 75 ns Um die Ausund Einschaltverzögerungen der SiC-MOSFETs zu berücksichtigen und einen gewissen Spielraum zu haben wurde die Totzeit für diese Baugruppe auf 150 ns festgelegt Natürlich muss sie für jedes Design bewertet werden Sie wird auch durch die Auswahl der Einund Ausschalt-Gate-Widerstände beeinflusst Automatischer Start an einem universellen Netzeingang Das TP-PFC-EVK ist mit einem PTC-Thermistor für die Vorladung in Kombination mit einem Bypass-Relais ausgestattet Beim Einschalten werden das Relais ausgeschaltet und die Kondensatoren durch den PTC-Thermistor bis zu einem sicheren Schwellenwert vorgeladen bevor das Relais eingeschaltet und der Umrichter in Betrieb genommen wird Dadurch wird eine Beschädigung des Stromkreises durch hohe Einschaltströme verhindert Das EVK wurde über den gesamten AC-Eingangsbereich 85 Vbis 265 Vgetestet und hat sich für einen automatischen Start selbst bei 265 Vals geeignet erwiesen Bild 3 Dank des implementierten Second Order Generalized Integrator - Frequency Locked Loop SOGI-FLL kann dieses EVK auch Drifts in der Netzfrequenz von 50 Hz ±3 Hz oder 60 Hz ±3 Hz verfolgen und erkennen Bild 1 Schaltdiagramm des TP-PFC Bild 2 Gemessener Wirkungsgrad und Leistungsfaktor des Evaluation Kit Parameter Spezifikation Eingangsspannung Freq 85 – 265 V AC 50 Hz ±3 Hz oder 60 Hz ±3 Hz Ausgangsspannung 400 V ± 5 % Welligkeit Ausgangsleistung 3 6 kW @ 230 V AC Schaltfrequenz 100 kHz Wirkungsgrad @ 50 % Last V AC 230 V ≥ 98 5 % Kühlung Gebläse kleiner Lüfter Topologie Totem Pole HF Schalter Q2 Q4 4 Gen SiC-MOSFET SCT4045DR TO-247-4L LF Schalter Q1 Q3 Si-SJ-MOSFET R6076ENZ4 Flyback-Schaltregler BM2P101FK-LBZ Abmessungen 233 mm × 89 mm × ca 40 45 mm Spezifikationen des TP-PFC Evaluation Kit Stromspitzen nach AC-Nulldurchgang minimieren Bei der TP-PFC-Topologie ist die Schaltfolge der MOSFETs von entscheidender Bedeutung Werden die Herausforderungen bei der Steuerung eines TP-PFC nicht verstanden und beachtet kann dies zu unsachgemäßem Betrieb unerwarteten EMI-Problemen oder sogar zum Ausfall der Leistungskomponenten führen Bei dieser Topologie besteht das häufigste Problem im Auftreten von Stromspitzen im AC-Nulldurchgang Diese werden hauptsächlich durch den parasitären Ausgangskondensator C OSS und die damit verbundene Sperrverzögerungsladung Qrr der netzfrequenzgeschalteten MOSFETs verursacht die nur beim AC-Nulldurchgang ihren Zustand ändern Im TP-PFC-EVK von Rohm wird nach jedem AC-Nulldurchgang eine Soft-Start-Sequenz implementiert Diese beinhaltet eine