Designing a boost pfc power of 1100 W circuit
ฝัง
- เผยแพร่เมื่อ 3 ต.ค. 2024
- Design of PFC in topology of a boost converter operating in continuous current mode (CCM) with a conversion frequency of 160 kHz with an output power of 1100 watts.
Overview of the concept of a power correction circuit on the controller ICE3PCS01 from the company Infineon.
Materials for design, calculation of losses and temperature conditions.
PFC choke design on company Magnetics materials
![[ TEASER ] เงาะป่า - วงL.กฮ. | TMG RECORD](http://i.ytimg.com/vi/M4ObdFfcPww/mqdefault.jpg)
Spasiba
Здравствуйте! Хотелось бы услышать совет опытного человека. Решил собрать регулируемый мостовой БП на 1 кВт с ККМ на входе для запитки установки магнетронного напыления. Много разных схем пересмотрел. Остановился на IR1155. С ней, вроде, и драйвера управления полевиком отдельного не нужно, так как достаточно мощный выход. Что можете сказать по поводу этой микросхемы? И, кстати, как работает собранный вами по приведённой в видео схеме корректор?)
Приветствую!
Корректор из видео взлетел со второй попытки. Причина - ошибки при конструировании печатной платы, а именно: слишком зашумлена токочувствительная цепь основного контура регулирования (Rcs) при низком входе и номинальной нагрузке. Во всем остальном - не убиваемый конвертор. Понятно, что требуется внимательность к выбору резисторов делителей Vfb и OVP. Конечно, лучше и правильно делать один делитель на два этих сигнала.
По IR1155 - хороший контроллер, все, что написано в аппноте на ice03 так же применимо и для IR1155. Из опыта, не следует пренебрегать фильтром в цепи Rcs, см. апнот на IR1155, я защитный шунтирующий диод добавляю (как infineon в бордах на ICE делает) и, конечно очень внимательно компоновать и разводить печатную плату, опять же - можно подсмотреть как скомпонованы демобоарды на IR1155, ICE...
В общем, все как обычно - если в ДШ/ Аппнотах написано, что можно что то предусмотреть, надо читать: делать обязательно:)))
@@DigitalCAT-electronics благодарю за ответ! Буду пробовать на IR1155. У Infineon как раз нашёл описание отладочных плат для PFC.)
Да! Отладочные платы обязательно смотреть! Очень важно толково развести плату и это тем важнее чем больше выходная мощность при низком входе - больше ток, больше падение напряжения на печатных проводниках, больше уровни помех при коммутации дросселя. IRF делал IR1155, а ICE серия появилась у Infineon после покупки IRF - прослеживается преемственность наработок, да и инженеры вероятно те же.
Желаю удачи в конструировании!
@@DigitalCAT-electronics Большое спасибо!
Воу воу полегче. Как заявляет производитель: PFC switching frequency Fpfc 21 - 100 kHz. Это вы как ее на 160к гонять собираетесь? И почему выбор пал не на ir1155s? (ей гейт драйвер до 2кВт вообще не усрался, с ее 1.5А выходом и к тому же она может на 160кГц работать)
:) Производитель лукавит? Core, смотрите:
документ: Application note, Ver 1.0, Dec 2010 - Design Guide for Boost Type CCM PFC with
ICE3PCSxx (1), Figure 13 Resistor-frequency characteristic диапазон (формально) 19,2 - 278 кГц (график 20 - 250 кГц), при этом в 2.12 Frequency setting явно указано, что частота может задаваться в пределах 50 - 250 кГц.
Документ: Infineon application note PFC boost converter design guide 1200 W design example, 3.2 Gate switching frequency снова указан диапазон 21 - 250 кГц и все тот же график и табличка из (1), но указано, что типовым решением является выбор частоты в 100 кГц, и в данном дизайне - 100 кГц из соображений минимизации потерь для выбранных компонентов.
Документ: AN_201409_PL52_012 Practical design and evaluation of an 800 W PFC
boost converter using TO-247 4pin MOSFET (3), тут уже 130 кГц с целью уменьшить массогабаритные характеристики с учетом более лучшего по FOM MOSFET по сравнению с (1), в (3) уже нет отсылки к установке частоты и ее диапазону т.к. цель документа продать 600 V CoolMOS™ C7.
Ну и документ: собственно даташит версии 2, CCM-PFC CCM-PFC Version 2.0, 5 May 2010, бла бла бла три рубля - 3.4.1 Frequency Setting все тот же график и текст из (1) 21 - 250 кГц, Figure 4 Frequency Versus RFREQ. И самое "главное" - 4.2 Operating Rang (видимо инженерам Infineon задавали вопрос про PFC switching frequency, что даже замечание написали: в "пределах рабочего диапазона IC работает как указано в описании" и диапазон указан 21 - 250 кГц.
Из моего не богатого опыта работы с IC ICE1ХХ и ICE3ХХ - прекрасно работают до 180 кГц, выше экономически не выгодно было лезть и я не пробовал, не проектировал не делал.
Про отличную IC ir1155s от IRF (ну теперь Infineon) не забыл, но ее у меня не было, а я так понимаю, что Infineon потихоньку сворачивает все остатки номенклатуры изделий IRF продвигая свои (понятно, в 2018 году IC будет явно функциональнее чем в 2011) решения, для меня всегда большую сложность представлял расчет цепей компенсации и запаздывания в петли обратной связи, несмотря на то, что AN-1166 - бери и делай, из за множественных неудачных опытов с компенсацией я максимально стараюсь переложить этот расчет на производителя, а в случае с ICE3ХХ как раз не надо ничего считать:))
@@DigitalCAT-electronics Смотрел ваши ролики, вроде адекватно рассуждаете. Но что за чушь вы выше написали, говорите смотреть мне апноты 2010х годов(хрен пойми какое отношение они к именно этому контроллеру имеют), на микросхему 2017(вроде с 17 или 16го эта серия вышла). Дабы не разводить срач, откройте даташит на контроллер или : Application note, Ver 2.0, Jan2018 - Design Guide for Boost Type CCM PFC with ICE3PCSxx. Вы мне дали ссылки на апноты 2010х годов, когда этой микры еще в помине не было >
И то что ir1155 старая (10г), это по прежнему наверное самый удачный контроллер от IRF. (Об этом говорит даже тот факт: что его производство закрыли, но затем снова возобновили, на текущий момент она выпускается) По поводу компенсации ОС: эта тема уже давно разжевана и обсосана по косточкам, есть даже подробная методика расчета на русском.
@@DigitalCAT-electronics Все, разобрался. Были правы и вы и я. Этот контроллер в 2017г претерпел изменения и частота теперь 21-100кГц. А прошлая ревизия действительно до 250кГц была. Просто на сайте Infineon новый даташит и апнот (2017 и 18 годов соответственно), на новую ревизию микр. которые до 100кГц только.
@@core8908 Да, так - не моя сильная сторона Лапласиан и его отображение, начинаю что-либо считать (компенсация) ну и оп и все - туплю, мозг не воспринимает все эти RHP и т.п., хотя да - Unitrod(овские) семинары давно уже настольная книга:)
Здравствуйте, подскажите, зачем нужен диод VD9 и цепочка BOP?
Приветствую!
BOP - защита от пониженного сетевого напряжения, понятно, что чем ниже сетевое напряжение, тем при прочих равных (нагрузка) условиях, ток текущий через диоды выпрямительного моста - дроссель - силовой ключ - токоизмерительный резистор, выше, а Vcc не падает ниже уровня срабатывания UVLO, уйдем в защиту по BOP что бы чего -нибудь не спалить сверх током.
Диод VD9 по схеме - байпас. Предназначен для создания пути для зарядного тока выходных накопительных конденсаторов на период запуска контроллера конвертера в обход индуктора, дабы не подмагничивать сердечник индуктора BOOST конвертера сверх током (конденсаторы в первый момент после включения - разряжены) и не ввести индуктор в насыщение (КЗ для магнитной цепи).
Как вы считаете, имеет смысл использования ультрафаст диода для первоначальной зарядки конденсаторов?
Приветствую, нет. Нет смысла: этот диод заряжает емкость в интервалы времени когда Vвыпрямленное > Vc, при этом Vвыпрямленное изменяется с частотой 100 Гц. Да и обратное напряжение к нему не прикладывается - время восстановления не критично.
А с igbt транзистором будет работать данная микросхема?
Однозначно нельзя ответить. Нужно смотреть параметры конкретного IGBT. Да, может, но в этом применении - PFC, IGBT с этим драйвером работать скорее всего не будет:
1. Частота переключения слишком большая (для IGBT)
2. Емкость изолированного затвора IGBT значительно больше чем у аналогичного по предельному напряжению Сток-Исток MOSFET
Эти два фактора сделают работу не возможной.
@@DigitalCAT-electronics Огромное спасибо за развернутый ответ.
Спрашивайте, конечно! Для этого и делимся опытом, общение!
А, что до IGBT, до 30 кГц область применения последних, с учетом малого падения напряжения К-Э и уменьшением этого напряжения с ростом температуры, большей (по сравнению с MOSFET) площадью кристалла, большими действующими токами, IGBT выгоднее применять. Ключевой параметр - частота переключения.
Но все не так однозначно:)
Ведь с ростом частоты уменьшаются габариты моточных изделий и снижение частоты коммутации будет негативным фактором...
Все нужно смотреть в конкретном применении.
А драйверы наследованные Microchip от Micrel, простые, деревянные просто и это и хорошо и плохо. Хорошо - просто применять, удобный (по современным реалиям просто огромный) корпус (все современное это DFN корпус как минимум), но нет никакой телеметрии, не самые быстрые, на предельных частотах тянут фронт.
@@DigitalCAT-electronics А такой вопрос. Допустим хочу управлять игбт транзистором с помощью шим сигнала до 30 кгц, простой регулятор напряжения. Нужен ли транзистору спец. драйвер какой-то? Просто поизучал их и в источниках пишут, что сам он долго закрывается и для запирания подают отрицательное напряжение.
И вот еще видос th-cam.com/video/8IUcMx5Q2Lg/w-d-xo.html Автор в нем пальцем открывает транзистор и тот вообще не хочет закрываться. Т.е. ощущение что без запорного напряжения не обойтись. Тайминг с 9:11
А ВЫ СМОТРЕЛИ СХЕМУ 3.5-kW PFC, ТЕ. ОНА МОЩНЕЕ И ПРОЩЕ
Простота не связана с мощностью и наоборот. Схема определяется целью/задачей. Да, я знаком со схемотехникой корректоров мощности до 15 кВт.
СПАСИБО ЗА ОТКЛИК. А ЧТО ОЗНАЧАЮТ В ИХ СХЕМАХ 5-PFC_ON, 6-ACsense, RTN ? И ЕСТЬ ЛИ ССЫЛКА НА СХЕМУ (ВИДЕО) 15 КВТ ?
@@DigitalCAT-electronics