電流臨界モード方式 PFC 制御回路の基礎

1. Vac, in
C1
1uF
C2
200u
ILoad
0.5A
L1
12
Diode
D2
Q1
MOSFET
R7
L2
1 2
0
0
Rectifiers PFC
TB6819AFG
Controller
Circuit
PARAMETERS:
f req = 50Hz
Vin = 100Vac
電流臨界モード方式 PFC 制御回路の基礎
2013年5月21日
株式会社ビー・テクノロジー
http://www.beetech.info/

2. PFC(力率改善回路)回路
→高調波の発生を抑制できる
デメリット
→効率が悪い
→発熱が発生
昇圧型力率改善回路の代表的な回路方式の種類
→コイルに流れる電流波形の形状で動作モード(3つ)が異なる
電流連続モード：CCM
Continuous Current Mode or Continuous Conduction Mode
電流不連続モード：DCM
Discontinuous Current Mode or Discontinuous Conduction Mode
電流臨界モード：CRM or BCM
Critical Current Mode or Boundary Current Mode or Critical Conduction mode

3. 入力電流
入力電圧
現実の波形
入力電流
入力電圧電圧波形がつぶれる
理想的な波形
PFC回路の役割

4. 電流連続モード：CCM
Continuous Current Mode or Continuous Conduction Mode
特徴：
出力容量[W]が大きい
部品点数が多い
ピーク電流が小さくオン損失が小さい
整流ダイオードの逆回復特性(trr)の影響でノイズが発生する
→SiCのショット木バリアダイオードで改善できる
電流不連続モード：DCM
Discontinuous Current Mode or Discontinuous Conduction Mode
特徴：
回路構成が単純なため、コストが安価
ピーク電流が大きくオン損失及びオフ損失が大きい
電流臨界モード：CRM or BCM
Critical Current Mode or Boundary Current Mode or Critical Conduction mode
特徴：
力率が良い
回路構成が単純なため、コストが安価
ノイズが少ない
ピーク電流が大きくオン損失が大きい

5. Vin
AC_IN1
PARAMETERS:
f req = 50Hz
Vin = 100Vac
AC_IN2
Cbulk
2000uF
0
bulkDB1
DB2DB3
Diode
DB4
Load
1.414Adc

6. Time
160ms 164ms 168ms 172ms 176ms 180ms 184ms 188ms 192ms 196ms 200ms
AVG(ABS(W(Vin)))/(RMS(ABS(V(AC_IN1,AC_IN2)))*RMS(ABS(I(Vin))))
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
ABS( I(Vin) )
0A
10A
20A
ABS( V(AC_IN1,AC_IN2) ) V(bulk)
0V
100V
200V
SEL>>
|VAC, in, 100V| (VPEAK, in=100*2=141.42V) and Vbulk
|Iline|
Power Factor Ratio = Pin, avg./(Vin, rms* Iin, rms)

7. Load
0.5A
R12
39k
C9
0.1uF
Vin
FREQ = {f req}
VAMPL = {Vin*1.414}
AC_IN1
R4 100
PARAMETERS:
f req = 50
Vin = 100
C6 3300p
AC_IN2
C1
1u
0
0
R9
3MEG
R10
22k
C5
10nF
C8
47uF
IC = 17.9
D5
DZ18V
R11
360k
R6
68k
R8
100k
MULT
Rtf
C3
0.47uF
IC = 3.74
L1
{L}
12
PARAMETERS:
L = 230u
N = {1/9.6}
N=N2/N1, L2=(N^2)*L1
VCC
V1
R7
0.11
POUT
V2
U1
TB6819AFG
FB_IN
COMP
MULT
ISZCD
GND
POUT
VCC
FB_IN
IS
ZCD
C7
8p
R3
10k
C4
1uF
VOUT
R2
1.5MEG
R1
9.53k
C2 200uF
IC = {2.51*1509.53/9.53}
COMP
L2
{N*N*L}
1 2
K
K1
COUPLING = 1
K_Linear
L1 = L1
L2 = L2
DB1
Diode
D2
Diode
D3
Diode
D4
DB2DB3
Diode
DB4
Q1
MOSFET
R5
10
VAC, in=85-265VAC
PO = 200W,
VDC, OUT = 400VDC
*Analysis directives:
.TRAN 0 20ms 0 100n
.OPTIONS ABSTOL= 100n
.OPTIONS GMIN= 1.0E-8
.OPTIONS ITL1= 500
.OPTIONS ITL2= 200
.OPTIONS ITL4= 40
.OPTIONS RELTOL= 0.01
.OPTIONS VNTOL= 100u
電流臨界モード方式 PFC 制御回路図

8. Time
10ms 11ms 12ms 13ms 14ms 15ms 16ms 17ms 18ms 19ms 20ms
AVG(ABS(W(Vin)))/(RMS(ABS(V(AC_IN1,AC_IN2)))*RMS(ABS(I(Vin))))
0
0.5
1.0
Time
0s 2ms 4ms 6ms 8ms 10ms 12ms 14ms 16ms 18ms 20ms
-I(Vin)
-10A
0A
10A
SEL>>
1 V(AC_IN1,AC_IN2) 2 V(VOUT)
-200V
0V
200V
1
380V
400V
420V
2
>>
VAC, in, 100V and VDC, OUT, 400V
Iline
Power Factor Ratio = 0.85
Total simulation time = 1429.49 seconds
電流臨界モード方式 PFC 制御回路シミュレーション

9. http://ow.ly/le0Kb
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→電流臨界モード方式 PFC 制御回路のシミュレーションのテンプレート