Power Factor Corrector

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1 Migliorare le restazioi dei sistemi switchig PFC (Power Factor Correctio) Claudio Damilao High Power Products Divisio FAE Vishay Semicoductor Italiaa Bologa 26 Settembre 2006 ag 1/30 Power Factor Corrector Il PFC è u covertitore elettroico AC DC che reseta ua correte di igresso di forma quasi siusoidale i fase co la tesioe Per questo il PFC è visto idealmete dalla rete elettrica come u carico resistivo Questo modo di assorbire la correte dalla rete elettrica rede la rete di distribuzioe iù efficiete e ermette di assorbire oteze iù elevate da ua data sorgete AC F I C C R L V L =390V N PFC PFC Bologa 26 Settembre 2006 ag 2/30 Title goes here 1

2 Normative PFC Esistoo delle ormative secifiche riguardo al modo i cui i covertitori devoo assorbire eergia dalla rete, stabilite dalla società che distribuisce l eergia elettrica e da alcui eti ed associazioi iterazioali U esemio è la ormativa 80+, che si uò riassumere i: Efficieza >80% Power Factor > 20%, 50% e 80% del carico htt:// Bologa 26 Settembre 2006 ag 3/30 Toologia BOOST er PFC F I C C R L V L =390V N PFC PFC Bologa 26 Settembre 2006 ag 4/30 Title goes here 2

3 LOAD LOAD Toologia BOOST er PFC 400 V ty V i V out Ua toologia molto comue è il covertitore DC-DC BOOST Bologa 26 Settembre 2006 ag 5/30 Modi di fuzioameto BOOST DCM CCM I B I B t I A t 400 V ty V i V out Il covertitore BOOST uò fuzioare i modo DCM o CCM Bologa 26 Settembre 2006 ag 6/30 Title goes here 3

4 Caratteristiche diodo BOOST DCM CCM I B I B Picchi di correte Segimeto aturale Domiao erdite er coduzioe t I A Segimeto forzato Domiao erdite er commutazioe t Bassa V f T rr e Q rr oco iflueti Trr e Qrr ridotti Bologa 26 Settembre 2006 ag 7/30 Famiglie diodi FRED 600V Pt-doed t rr DCM CCM V F Bologa 26 Settembre 2006 ag 8/30 Title goes here 4

5 LOAD LOAD Toologia BOOST er PFC CCM V L D 1-D V L 1-D I S I D V i D I S I D V out STATO ON Bologa 26 Settembre 2006 ag 9/30 Toologia BOOST er PFC CCM V L D 1-D V L 1-D I S I D V i D I S I D V out STATO OFF Bologa 26 Settembre 2006 ag 10/30 Title goes here 5

6 LOAD Toologia BOOST er PFC CCM 400 V ty Durate il assaggio OFF -> ON la carica iversa del diodo scorre ell iterruttore aumetado le erdite e roducedo rumore elettromagetico Bologa 26 Settembre 2006 ag 11/30 2x300V Fred Tadem 2x300V Hyerfast Fred Pt i serie Pro Cotro Maggiore velocita Basso Qrr Buo comromesso i termii di raorto costo/restazioi e di affidabilità risetto ai diodi SiC V f maggiore 2x uso di silicio Bologa 26 Settembre 2006 ag 12/30 Title goes here 6

7 2x300V Fred Tadem Perche due i serie? Bologa 26 Settembre 2006 ag 13/30 2x300V Fred Tadem REGIONE INVERSA I RR V 300V 600V I RR Bologa 26 Settembre 2006 ag 14/30 Title goes here 7

8 2x300V Fred Tadem REGIONE INVERSA La carica associata alla regioe di svuotameto er 300V è iferiore a quella er 600V, ed I due diodi soo i serie, qudi la carica equivalete è quella di uo solo Bologa 26 Settembre 2006 ag 15/30 2x300V Fred Tadem REGIONE DIRETTA V F(300) V F(300) V F(600) Bologa 26 Settembre 2006 ag 16/30 Title goes here 8

9 2x300V Fred Tadem REGIONE DIRETTA La Vf risulta iù elevata di quella di u diodo da 600V ma VF(300) < VF(600) quidi la VF totale sarà iferiore al doio della VF di u diodo da 600V V F(300) V F(300) V F(600) Bologa 26 Settembre 2006 ag 17/30 2x300V Fred Tadem Switchig losses (Active switch) Coductio losses (Diode) POWER LOSS Switchig losses (Active switch) Coductio losses (Diode) L aumeto di erdite er coduzioe è amiamete comesato dal risarmio i commutazioe Bologa 26 Settembre 2006 ag 18/30 Title goes here 9

10 2x300V Fred Tadem Oggi Vishay HPP Tadem COMPETITOR V f C V f C T RR (8A,400V,200 /us,125 C) Q RR (8A,400V,200 /us,125 C) Sa Factor (8A,400V,200 /us,125 C) 2.4 V 3.6 V 2 V C) s 27 s 70 C 60 C 45% 60% T j MAX 175 C 150 C T c I max 96.6 C 80 C Bologa 26 Settembre 2006 ag 19/30 2x300V Fred Tadem Presete e Futuro Ad oggi il diodo tadem è stato ottimizzato i modo da mateere ua V F molto bassa oostate le due giuzioi i serie, ur otteedo ua grade velocità di commutazioe Il asso successivo sarà quello di usare il vataggio i V F er aumetare acora la velocità sfruttado le caacità della tecologia del drogaggio co Pt Bologa 26 Settembre 2006 ag 20/30 Title goes here 10

11 Sulla base di queste cosiderazioi si è deciso di cofrotare il diodo FRED 600V, il migliore della ostra famiglia disoibile er alicazioi CCM (8ETX06PBF) co il diodo TANDEM (8STH06FP) Il cofroto è stato fatto misurado l effcieza di u covertitore PFC comleto, dalla liea AC all uscita i DC, sostituedo solo il diodo F N PFC IC PFC CR V L =390V Bologa 26 Settembre 2006 ag 21/30 Codizioi di TEST AC Lie Voltage Rage V AC AC Lie Frequecy 50 Hz Coverter Switchig Frequecy 100kHz Outut Voltage 386VDC Maximum Outut Power 300W Power Factor (@115VAC / 300W) Oeratig Ambiet Temerature 25 C Bologa 26 Settembre 2006 ag 22/30 Title goes here 11

12 Efficiecy Efficiecy Efficieza 20% del carico TANDEM vs FRED TANDEM 20% FRED 20% Iut Voltage Bologa 26 Settembre 2006 ag 23/30 Efficieza 50% del carico TANDEM vs FRED Iut Voltage TANDEM 49% FRED 49% Bologa 26 Settembre 2006 ag 24/30 Title goes here 12

13 Efficiecy Efficiecy Efficieza 100% del carico TANDEM vs FRED TANDEM 101% FRED 102% Iut Voltage Bologa 26 Settembre 2006 ag 25/30 Efficieza co 110 VAC i igresso Tadem vs 110 VAC TANDEM FRED % 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Load % Bologa 26 Settembre 2006 ag 26/30 Title goes here 13

14 Lost Power Lost Power Poteza dissiata al 20% del carico Power Dissiatio TANDEM 20% FRED 20% Iut Voltage Bologa 26 Settembre 2006 ag 27/30 Poteza dissiata al 50% del carico Power Dissiatio TANDEM 50% FRED 50% Iut Voltage Bologa 26 Settembre 2006 ag 28/30 Title goes here 14

15 Lost Power Poteza dissiata al 100% del carico Power Dissiatio TANDEM 100% FRED 100% Iut Voltage Bologa 26 Settembre 2006 ag 29/30 Grazie Claudio.Damilao@vishay.com Bologa 26 Settembre 2006 ag 30/30 Title goes here 15