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功率因数校正最佳策略如何选取合适的MOSFET

发布时间:2020-01-15 00:05:06 阅读: 来源:铜丝网厂家

[导读] 近年来,随着汽车、通信、能源、绿色工业等大量使用MOSFET的 行业的快速发展,功率MOSFET备受关注。关键词:功率因数VishayMOSFET

导读:近年来,随着汽车、通信、能源、绿色工业等大量使用MOSFET的 行业的快速发展,功率MOSFET备受关注。MOSFET广泛使用在模拟电路与数字电路中,对于工业市场而言,较高的电流会增加系统中的能量损耗,举例对电力公司来说,这会导致输电过程中的过量浪费。而要达到完全相同的输出功率,功率因数较低的负载比功率因数较高的负载会消耗更多无功电流。所以,为功率因数校正应用,选择合适的MOSFET器件尤其重要。

功率因数是实际功率(P = 瓦特)与视在功率(VA= 伏安)之比;目标是实现尽可能接近1的功率因数。要达到完全相同的输出功率,功率因数较低的负载比功率因数较高的负载会消耗更多无功电流。较高的电流会增加系统中的能量损耗,对电力公司来说,这会导致输电过程中的过量浪费。为此,对于输出功率为75 W或更高(依据EN61000-3-2标准)的任何电源,图1所示的功率因素校正 (PFC) 电路块都是一个重要而且常常是必不可少的子系统。PFC电路块用于使输入线电流与AC电压波形一致,且在大多数情况下将输出电压升高至标准的400 VDC。图2显示了PFC电路对线电流及其谐波电流的影响。

图1:PFC原理图

图2A:无PFC情况下的线电压及电流 图2B:有PFC情况下的波形

在图2A中,电流来自AC电源且只持续周期的较短时间。这导致较低的功率因数和115%的过量谐波电流。虽然系统只消耗158 W可用功率,但传输系统的相关值需要达到272 VA才能提供这一功率。图2B显示了使用相同输入功率曲线来实现PFC的优点。在功率因数为99.9%的情况下,谐波电流降至3%。电流来自AC线路且持续整个周期,同时也没有过量的VA浪费。

应当注意的是,PFC与谐波电流减少并非同义词。例如,在高电感性负载情况下,电流可能是滞后于电压的完美正弦曲线。因此其将具有较低的功率因数和高无功功率,且没有任何谐波电流。而谐波电流多的失真波形通常具有所有不良特性。PFC电路不仅能够校正功率因数,还有助于减少谐波电流。目前,关于电子设备功率质量有许多不同的标准。EN61000-3-2要求所有输入功率》 75 W的系统减少谐波电流。80 Plus电源认证要求功率因数达到0.9或更高。

在PFC电路中,MOSFET损耗约占总损耗的20%左右。通过选择正确的器件,PFC效率能够得到大幅提升。为PFC电路选择合适MOSFET器件的一种方法是使用针对特定应用的品质因数 (FOM),来最小化器件的总损耗。虽然FOM包括针对传导损耗的导通电阻值(RDS(on)) 和针对开关损耗的栅极电荷值 (Qg),但其并非二者的简单积。为了说明开关损耗,使用了该器件的Qgs和Qgd的一部分以及其输出电容值 (Coss)。

标准AC/DC电源的四个级是:

· 输入

· PFC前端

· 转换器

· 次级

本文选自电子发烧友网6月《智能工业特刊》Change The World栏目,转载请注明出处!

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(责任编辑:HN666)

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