[教育] スイッチング電源の基礎(8)~ブリッジレスPFC(BL-PFC)の利点と欠点(EMC)を従来のPFCと比較~

AC/DCコンバータの効率改善手法の1つにブリッジレスPFC(BL-PFC)があります。この動画ではBL-PFCの利点と欠点(EMC)を従来のPFCと比較して説明します。

 

【書き起こし】[教育] スイッチング電源の基礎(8) ~ブリッジレスPFC~ 

(00:01) スイッチング電源の基礎としてブリッジ spfc コンバーターについて説明します 従来のスイッチング電源は図のような構成となっています 近年スイッチング電源は省エネルギーと環境保護の観点から効率向上が求められ 回路的には dc dc コンバーターを中心に改善が進められてきましたが改善が 進んだ気た bc dc コンバーター部だけでは大きな効果 が得られなくなりさらに入力棲龍弾の見直しが行われています ac dc コンバーターの入力棲龍弾のブロック図になります この部分のロスの割合はブリッジ整流器高速ダイオード モス fet とコイルや配線などのその他に分けて考えると図のようになります従来 見過ごされてきた ブリッジ整流器がロスのおよそ4割を占めていますこのロスを改善することにより ac dc コンバーター全体で 1から2%の効率の改善が期待できます これは全体の効率が90%を超える電源では無視できない値です改善手法にはブリッジ
(01:11) spfc が採用されています 従来の tfc について説明します tfc 回路に入力された交流は 生のハーフサイクル赤付のハーフサイクル 緑で経路が異なりますせーのハーフサイクルで動作を説明します 従来の pfc では入力された交流はダイオードブリッジによって 全波整流された後91をスイッチングします q 1がオンのとき l の両端にこの電圧がすべて印加されます この時 l にエネルギーが蓄積されます q 1がオフした時 l を流れる電流は継続して流れ b 轟音させて c を充電しますこれにより l に蓄積されたエネルギーは ca 移動することになりますこの動作で電圧は一般的に380 v 程度に昇圧されます 負のサイクルでも経路は異なりますが同様の動作を行います ブリッジレス pfc になります従来のブースト pfc と同様に正と負のハーフ サイクルで電流の流れる経路が異なります
(02:20) せーのハーフサイクルで説明します入力された交流は l を通った後 モス fet 91でスイッチングされます の時は図の赤線の経路で電流が流れ l にエネルギーを蓄積します オフの時 l は継続して電流を流そうとするので b 1がオンして c を充電し ます この通され電圧が380 v に昇圧されます 従来の pfc はモス fet の音時に2個 オフ時に3個計5個のダイオードを通ります これに対しブリッジレス pfc ではオン時に1個 オフ時に2個計算このダイオードしか通りません差分のダイオード2個分の導通損失を 削減できることが分かります不能 ハーフサイクルでも同様に導通損失が削減されこれにより電源全体に対し市から2% 程度の効率が改善されます ブリッジレス pfc 回路の課題として emi が大きいことが挙げられます この原因は交流入力と直流出力の関係にあります
(03:29) まず従来の pfc 回路での関係を説明します せーのハーフサイクルで q 1がオンしている状態です 入力の際停電岩下がは直流出力のグランドもした側です 電流は赤線で示すように流れますこのため出力電圧のグランドレベルは d 4の ダイオードにより入力の際低電圧に固定されることが分かります91 がオフのときも同様に b 4で出力グランドは入力の際低電位に固定されます また付のハーフサイクルでは入力の際停電祝う会側の端子になります 出力グランドは生のハーフサイクル同様に d にで最低電位に固定されます このように従来 tfc ではすべてのタイミングで交流入力の際低電位と 職隆出力のグランドは電位が固定されます これに対しブリッジです pfc では入力の星のハーフサイクルでは q 2の ボディだよー度 b 級ににより固定されますが 二のハーフサイクルでは固定されません このため入力グランドと出力グランドの間の電位はモス fet のスイッチングに
(04:37) より学童し交流入力と出力グランド館の寄生容量が充放電され emi がたすることになりますこれを回避するために ダイオードを追加します主電流の経路は 生のハーフサイクル付のハーフ西区 ルートも従来の経路と変わりませんがダイオードを追加したことによりそれぞれ点線の 経路に微小な電流が流れます これにより直流出力のグランドと交流入力の際低電位が固定されることになり emi は改善されますこの回路 セミブリッジです pfc と言います 弊社ではブリッジレス pfc を採用した 1.6 kw サーバー用電源のリファレンスデザインを提供しております 併せてご覧下さい 以上でブリッジレス pfc 方式の説明を終わります

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