Factor de potencia
Páginas: 13 (3071 palabras)
Publicado: 31 de agosto de 2010
El entrelazado lleva a la PFC a nuevas cotas
El arte de diseñar de fuentes de alimentación, como la mayoría de los esfuerzos que merecen la pena, constituye un reto continuo de equilibrio entre varios objetivos con el fin de alcanzar unos resultados óptimos. En el caso de los diseños de fuentes de alimentación conmutadas (Switched Mode Power Supply, SMPS), los objetivos normalmente incluyen elcoste total del sistema, las limitaciones de factor de forma, las especificaciones globales de eficiencia, los problemas térmicos y la presión relacionada con el tiempo de lanzamiento al mercado. De vez en cuando, surge una nueva idea que da un giro radical al entorno de la alimentación.
Las exigencias globales de reducir los costes generales de los sistemas y definir perfiles más finos handesembocado en la corrección del factor de potencia (Power Factor Correction, PFC) entrelazada, el último gran avance del sector. El concepto de PFC entrelazada fue discutido ya en 1992 por Miwa, Otten y Schlecht[1]. En 2007, se hizo realidad el control de PFC entrelazada de un solo chip y, actualmente, está cambiando radicalmente el aspecto de muchos equipos de la noche a la mañana – siendo el casomás destacado el de la TV digital. En este artículo se afronta la necesidad de la PFC y los últimos avances en el concepto del diseño. Podría resultar especialmente útil para los ingenieros que deben enfrentarse a especificaciones de diseño problemáticas con un presupuesto limitado, así como para aquéllos que simplemente estén interesados en saber más sobre esta nueva tendencia. PFC típica Uncircuito de PFC típico es un regulador de conmutación elevador con circuitería de control. Mantiene la corriente de entrada proporcional al voltaje instantáneo de línea, regulando al mismo tiempo el voltaje de salida (figura 1). El bucle de realimentación que regula la corriente tiene un ancho de banda de aproximadamente 10 kHz. Regula perfectamente la corriente de entrada media proporcional alvoltaje de entrada de modo que el factor de potencia es muy alto, y se minimizan los armónicos. El bucle de regulación de voltaje tiene un ancho de banda muy inferior a 60 Hz, por lo que no interfiere con el bucle de corriente. A menudo, se añaden elementos de realimentación no lineales al bucle de voltaje para mejorar la respuesta a grandes cambios de entrada y salida. Para corrientes con grandescargas, los reguladores de conmutación elevadores mantienen una corriente de inducción continua, normalmente con un rizado de corriente del 60 por ciento. La corriente con bajo rizado puede constituir una ventaja, ya que se atenúa más fácilmente con el filtro EMI de entrada. Para corrientes de menor carga, el rizado de corriente puede incrementarse hasta el 200 por cien. La corriente de entrada puedeser incluso discontinua, siempre que el bucle de corriente controle la corriente de entrada media.
Otra forma práctica de producir corriente de entrada proporcional al voltaje de entrada es utilizar un convertidor de “modo de transición” con tiempo de activación regulado, que permanezca constante a lo largo del ciclo de la línea. El modo de transición, o “modo de conducción crítica”, significaque el convertidor inicia un nuevo ciclo de conmutación cada vez que la corriente de entrada desciende a cero. En otras palabras, ésta es la frontera entre el modo de conducción continua y discontinua. Por definición, el modo de transición tiene una corriente de rizado del 200 por cien.
Con un regulador de conmutación elevador de modo de transición con un tiempo de activación fijo, la entradade corriente media es inherentemente proporcional al voltaje de entrada. Para cualquier ciclo de conmutación, la corriente pico es Ipico=Vent*Tact/L y la corriente valle es cero. Por tanto, la corriente de entrada media es la mitad de la corriente pico: Imedia=Vent*Tact/(2*L). Siempre que la inductancia y el tiempo de activación permanezcan constantes, la corriente de entrada media será...
El arte de diseñar de fuentes de alimentación, como la mayoría de los esfuerzos que merecen la pena, constituye un reto continuo de equilibrio entre varios objetivos con el fin de alcanzar unos resultados óptimos. En el caso de los diseños de fuentes de alimentación conmutadas (Switched Mode Power Supply, SMPS), los objetivos normalmente incluyen elcoste total del sistema, las limitaciones de factor de forma, las especificaciones globales de eficiencia, los problemas térmicos y la presión relacionada con el tiempo de lanzamiento al mercado. De vez en cuando, surge una nueva idea que da un giro radical al entorno de la alimentación.
Las exigencias globales de reducir los costes generales de los sistemas y definir perfiles más finos handesembocado en la corrección del factor de potencia (Power Factor Correction, PFC) entrelazada, el último gran avance del sector. El concepto de PFC entrelazada fue discutido ya en 1992 por Miwa, Otten y Schlecht[1]. En 2007, se hizo realidad el control de PFC entrelazada de un solo chip y, actualmente, está cambiando radicalmente el aspecto de muchos equipos de la noche a la mañana – siendo el casomás destacado el de la TV digital. En este artículo se afronta la necesidad de la PFC y los últimos avances en el concepto del diseño. Podría resultar especialmente útil para los ingenieros que deben enfrentarse a especificaciones de diseño problemáticas con un presupuesto limitado, así como para aquéllos que simplemente estén interesados en saber más sobre esta nueva tendencia. PFC típica Uncircuito de PFC típico es un regulador de conmutación elevador con circuitería de control. Mantiene la corriente de entrada proporcional al voltaje instantáneo de línea, regulando al mismo tiempo el voltaje de salida (figura 1). El bucle de realimentación que regula la corriente tiene un ancho de banda de aproximadamente 10 kHz. Regula perfectamente la corriente de entrada media proporcional alvoltaje de entrada de modo que el factor de potencia es muy alto, y se minimizan los armónicos. El bucle de regulación de voltaje tiene un ancho de banda muy inferior a 60 Hz, por lo que no interfiere con el bucle de corriente. A menudo, se añaden elementos de realimentación no lineales al bucle de voltaje para mejorar la respuesta a grandes cambios de entrada y salida. Para corrientes con grandescargas, los reguladores de conmutación elevadores mantienen una corriente de inducción continua, normalmente con un rizado de corriente del 60 por ciento. La corriente con bajo rizado puede constituir una ventaja, ya que se atenúa más fácilmente con el filtro EMI de entrada. Para corrientes de menor carga, el rizado de corriente puede incrementarse hasta el 200 por cien. La corriente de entrada puedeser incluso discontinua, siempre que el bucle de corriente controle la corriente de entrada media.
Otra forma práctica de producir corriente de entrada proporcional al voltaje de entrada es utilizar un convertidor de “modo de transición” con tiempo de activación regulado, que permanezca constante a lo largo del ciclo de la línea. El modo de transición, o “modo de conducción crítica”, significaque el convertidor inicia un nuevo ciclo de conmutación cada vez que la corriente de entrada desciende a cero. En otras palabras, ésta es la frontera entre el modo de conducción continua y discontinua. Por definición, el modo de transición tiene una corriente de rizado del 200 por cien.
Con un regulador de conmutación elevador de modo de transición con un tiempo de activación fijo, la entradade corriente media es inherentemente proporcional al voltaje de entrada. Para cualquier ciclo de conmutación, la corriente pico es Ipico=Vent*Tact/L y la corriente valle es cero. Por tanto, la corriente de entrada media es la mitad de la corriente pico: Imedia=Vent*Tact/(2*L). Siempre que la inductancia y el tiempo de activación permanezcan constantes, la corriente de entrada media será...
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