Vor- und Nachteile der verschiedenen Schaltungen und Betriebsarten zur Leistungsfaktorkorrektur
Die Wahl der richtigen Leistungsfaktorkorrekturschaltung
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Auswahlkriterien für eine PFC-Schaltung
Bei so vielen Auswahlmöglichkeiten, um eine Leistungsfaktorkorrektur zu realisieren, stellt sich natürlich die Frage: „Wie, bitte, soll man sich denn nun für ein bestimmtes Verfahren entscheiden?“ Hierzu folgt nun eine etwas vereinfachte Hilfestellung, damit der Entwickler die richtige PFC-Methode auswählen kann. Wer eine ausführlichere Anleitung möchte, kann diese im „PFC Handbook“ finden, das von ON Semiconductor herausgebracht wurde [5].
1. Leistungsklasse
Wenn die Leistung unter 150 W liegt, eignet sich das CRM- oder DCM-Verfahren besser. Die Entscheidung zwischen CRM und DCM hängt davon ab, ob man nun den Wirkungsgrad bei voller Last optimieren möchte (CRM) oder aber sich Aufwand zur Filterung elektomagnetischer Störungen ersparen möchte (DCM). Wie bereits vorangehend erwähnt, bietet der NCP1601 z.B. eine verblüffende Option, aus beiden Methoden das Beste zu nehmen – dynamisch.
Bei einer Leistung über 250 W ist CCM zu bevorzugen. Zwar werden die Dioden – wegen ihrer Rückwärtserholzeit – Probleme bereiten, aber dafür werden die effektiven Ströme und die Spitzenströme entschärft.
Zwischen 150 W und 250 W hängt die Entscheidung vom Wissensstand des Entwicklers bei der Konzeption der Induktivität ab. CRM- und DCM-Induktivitäten stellen eine größere Herausforderung dar, hingegen ist eine CCM-Induktivität sicherer zu dimensionieren, dafür ist sie aber auch kostspieliger. Beim NCP1653 bereitet aber der Kostenaspekt kaum mehr Sorgen.
2. Andere Anforderungen
Die Wahl der PFC-Schaltung hängt auch von den Anforderungen an das komplette Gerät ab. Falls es beispielsweise nötig sein sollte, innerhalb des Geräts Frequenzen zu synchronisieren, kommt die CRM nicht mehr in Frage. Die „Follower Boost“-Option ist nur sinnvoll, wenn der Schaltregler einen weiten Eingangsspannungsbereich verkraften kann. Und schließlich, wenn die Ausgangsspannung der Stromversorgung nicht eng spezifiziert ist, könnte sich auch eine isolierte PFC-Schaltung lohnen, die sich als einzelne Stufe z.B. mit dem NCP1651 [6] realisieren lässt.
Dem Entwickler bieten sich zahlreiche Möglichkeiten, um eine Leistungsfaktorkorrekturschaltung zu realisieren, zu experimentieren und um das beste Verfahren für die eigene Applikation herauszusuchen. Leicht zu bedienende Design-Tools [7] können bei der schnellen Lösung dieser Aufgabe helfen. Vorausgesetzt, die Regulierungsbehörden auf der ganzen Welt werden sich weiter mit der Energiegesetzgebung beschäftigen, so werden PFC-Schaltungen in immer mehr Geräten und Systemen zur Pflicht. In die-sem Zusammenhang ist es für Entwickler eine zwingende Notwendigkeit, sich mit den verfügbaren Schaltungsoptionen zur Leistungsfaktorkorrektur vertraut zu machen, um stets die am besten geeignete auswählen zu können.
 | Dhaval Dalal |
Literatur und Links
[1] PDF>www.onsemi.com/pub/Collateral/MC33260-D.PDF
[2] www.onsemi.com/pub/Collateral/NCP1601A-D.PDF
[3] Turchi, J.: A Novel Scheme for Current Shaping Circuits Yields Unity Power Factor in Fixed Frequency und Discontinuous Conduction Mode. PCIM Europe, Mai 2004.
[4] www.onsemi.com/pub/Collateral/NCP1653-D.PDF
[5] Meilhon, O.; Valdez, K.; Dalal, D.: Power factor correction handbook. HBD853/D Rev. 2, Aug 2004, www.onsemi.com/pub/Collateral/HBD853-D.PDF
[6] www.onsemi.com/pub/Collateral/NCP1651-D.PDF
[7] Meilhon, O.: Computer Design Aid greatly simplifies the design of Power Factor Converter. PCIM China, März 2005.
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