PFC Circuit
چگونه یک مدار PFC را در درایور موتور BLDC طراحی کنیم؟
مدارهای PFC نقش مهمی در دستگاههای الکترونیکی مدرن ایفا میکنند، زیرا با بهبود بهرهوری انرژی، پایداری و قابلیت اطمینان سیستم را افزایش میدهند. درایورهای موتور BLDC با PFC را برای کولرهای تبخیری، فنهای HVLS، پمپهای آب، کولرهای گازی، ماشینهای خیاطی، دوچرخههای برقی و ... تولید میکند. شرکت Lumsyn Electronic در سال 2024 به بزرگترین تامین کننده درایورهای موتور BLDC با قابلیت تصحیح ضریب توان (PFC) برای کولرهای تبخیری در بازارهای خاورمیانه مانند عراق و ایران تبدیل شده است.
نمای کلی مدار PFC
مدارهای PFC (تصحیح ضریب توان) فناوریهای اساسی هستند که برای بهبود کارایی و کیفیت برق سیستمهای الکتریکی استفاده میشوند. این مدارها با کنترل شکل موج جریان ورودی به همراستا کردن آن با شکل موج ولتاژ ورودی، ضریب توان را افزایش داده و هارمونیکها را کاهش میدهند. در زیر، نمای کلی از ساختار اصلی، اصل کار و ملاحظات طراحی مدارهای PFC ارائه شده است.
1. ساختار پایه مدارهای PFC
مدارهای PFC معمولاً از تکنولوژی Boost استفاده میکنند که اجازه میدهد ولتاژ خروجی بالاتر از مقدار پیک ولتاژ AC ورودی باشد. اجزای اصلی شامل:
-
یکسوکننده: تبدیل برق AC به DC.
-
اندوکتور PFC (L): ذخیره انرژی و هموار کردن جریان ورودی.
-
دستگاه سوئیچینگ (مانند MOSFET): کنترل انتقال انرژی.
-
دیود Boost (D1): انتقال انرژی ذخیره شده به خازن فیلتر.
-
خازن فیلتر (C): هموار کردن ولتاژ DC خروجی .
2. اصل کار
در یک مدار PFC، زمانی که دستگاه سوئیچینگ روشن است، اندوکتور L انرژی را ذخیره میکند؛ و وقتی دستگاه سوئیچینگ خاموش میشود، اندوکتور L انرژی را از طریق دیود Boost D1 آزاد کرده و خازن فیلتر را شارژ میکند. از آنجا که اندوکتور L و خازن فیلتر C به صورت سری قرار دارند، جریان از طریق اندوکتور L نمیتواند به طور ناگهانی تغییر کند، که به طور مؤثری جریانهای سرریز به خازن فیلتر را محدود میکند .
3. استراتژیهای کنترل
سیستمهای PFC معمولاً از استراتژیهای کنترل زیر استفاده میکنند:
-
کنترل حالت میانگین جریان: این روش مقدار میانگین جریان ورودی را برای دستیابی به تصحیح ضریب توان کنترل میکند.
-
کنترل جریان پیک: این روش مقدار پیک جریان ورودی را نظارت کرده و محدود میکند تا از بارگذاری بیش از حد جلوگیری کند.
4. ملاحظات طراحی
-
انتخاب MOSFET: مدارهای PFC نیازهای بالایی برای MOSFET دارند و نیاز به دستگاههایی دارند که بتوانند ولتاژ و جریان کافی را تحمل کنند تا دامنه وسیعی از ولتاژ ورودی را پوشش دهند.
-
طراحی حلقه کنترل: سرعت حلقه کنترل برای PFC معمولاً کندتر است، بنابراین باید بهینهسازی شود تا جریانهای راهاندازی را کاهش دهد و اطمینان حاصل کند که سیستم پایدار است.
-
مکانیزمهای حفاظت در برابر خرابی: طراحی باید شامل حفاظت در برابر ولتاژ پایین، جریان زیاد و دما بالا باشد تا از عملکرد ایمن و قابل اعتماد اطمینان حاصل شود.
5. سناریوهای کاربرد
فناوری PFC در انواع دستگاههای الکترونیکی به طور گستردهای استفاده میشود، مانند:
-
منابع تغذیه سوئیچینگ: برای افزایش کارایی کلی انرژی.
-
دستگاههای خانگی و صنعتی: مانند کولرها و ماشینهای لباسشویی، برای برآورده کردن نیازهای کارایی انرژی و ضریب توان】.
به طور خلاصه، مدارهای PFC نقش حیاتی در دستگاههای الکترونیکی مدرن ایفا میکنند و نه تنها کارایی انرژی را بهبود میبخشند بلکه ثبات و قابلیت اطمینان سیستم را نیز افزایش میدهند.