PFC设计原理及规格制作的介绍[1].ppt

1、Index,一. PFC定義及作用 二. PFC的類型 三. 主動式与被動式PFC的差異 四.新型被動式与舊形被動式PFC比較 五.被動式PFC工作原理 六.被動式PFC設計及應用 七.PFC常見不良現象及原因分析 八.PFC制定規格原則 九. PFC制造流程,一. PFC的定義及作用,定義: Power Factor Correction(功率因數修正) 一般常見的設計方式有: HARMONIC CHOKE 和 IC CONTROL 2. 作用: 對于電腦等電气產品,由于大量使用 電容造成電网電壓相位超前于電流, 致使功率因數偏低,無功損耗大而浪 費電能.故使用PFC以提高功率因數 節約電能

2、,二PFC CHOKE類型,一主動式IC CONTROL PFC 二被動式PFC 可分為 1.新型被動式PFC(UU CORE) 2.舊型被動式PFC(EI CORE),三主動式与被動式PFC的差異,1.主動式PFC: 一組電子電路以形成對電力系統而言，呈現電阻性負載。 PF值很高，harmonic相當良好。 由於是一組Pre-regulation 的power supply，所以cost高，線路複雜，reliability下降，不易設計。 佔用PCB空間。 EMI不易處理。,三.主動式与被動式PFC的差異,2.被動式PFC: 利用choke貯能原理，將輸入電流之部份轉換成磁能先貯存於chok

3、e上，再將此能釋放成電能，以加長輸入電流導通時間，並下降輸入電流之峰值，進而改善P.F.值與harmonic。 由矽鋼片來製作choke，以適應低的工作頻率（5060Hz），因此異音容易被觀察出來。 因電流導通角比主動式來得慢，因此PF值與harmonic不如主動式PFC佳。 因僅是一個電感，所以成本低，可以鎖附於case上，reliability極佳，使用者安裝容易（只需將choke線材接於適當位置即可）。無需耗費很多設計時間。 由於為被動零件，反有助益於EMI之改善。,四.新型与舊形被動式PFC比較,1.新型被動式PFC特點: a. 調整Ip peak,降低溫升 b. 安規檔墻,改善Hi-

4、pot(Arcing) c. 固定架体成型,減低异音 d. Core水平組裝,与power supply平行降低磁力線干扰, 減少共振异音 2.舊型被動式PFC缺點: a. 容易產生异音 b. 容易產生Hi-pot(Arcing)不良 c. 溫升較高,五.被動式PFC工作原理,1.當AC input current開始流進power supply時，此電流會流經choke，並在choke上產生磁力線，而此磁力線，即所謂的磁能，便貯存於choke的gap上，待input current在相對應用於不裝置choke之power supply其input current為OA時，則choke便將能量

5、轉換為電流釋放出到power supply裡，如圖一。,五.被動式PFC工作原理,五.被動式PFC工作原理,由V=L*di/dt 可知，input current 在被微分後，其 波形將更圓滑，而peak值也被縮小。 同理，由上圖知，電流的導通角與原來無PFCchoke時 的電流導通角相同，但導通時間會比無PFC choke的時 間長。因此雖然改善了PF值與 harmonic，但卻又不如 主動式PFC之原因。,六.被動式PFC設計及應用,PFC CHOKE基本上就是一個choke（貯存能量之device），它是使用一個在工作低頻而不易飽和的材質矽鋼片，做為其鐵蕊而成的。它的設計如同高頻flyb

6、ack transformer（嚴格說來應是choke）與output choke的原理一樣，不外乎 i. core截面積。 ii. 圈數。 iii. gap（決定貯存能量之因素）。,六.被動式PFC設計及應用,所以在設計一個choke時會考慮到size、cost、input current（相對應於power supply之watt數），做最optimum調配。唯有下列二個固定因素，（一個對choke 設計有利，一個對choke設計不利）是無法被choke designer所改變的。 1)工作電感量：由於switching power supply在input為75W時，從電力系統輸入之電流

7、都差不多，因此不論哪個使用者或者哪個WATT數之power supply, PFC CHOKE之工作電感感量不論choke大小都是固定的。 (2)PFC CHOKE之SIZE：因工作頻率都固定在某一低頻，因此無法改變（縮小）其size。 當使用者的power supply 之watt 數愈大，為了保有工作時之感量，同時要兼顧到滿載時之大電流（choke仍需維持某種感量而不能飽和），choke之size就被變大,六.被動式PFC設計及應用,為了設計一個optimum（Cost Performance）的choke時，需注意以下几點： Power supply使用的高壓電器容量:容量越大，對於在滿

8、載下之harmonic的適應範圍越寬。 power supply的效率；因高的效率帶來較低的input current，如此choke就有機會縮小size與成本。 PFC CHOKE之安裝位置；首重在散熱，其次是安規問題。 EMI的common mode choke之感量，不過此項一般在設計PFC CHOKE時都不包含在設計範圍內。 諧波裕量,若過低則不能有效減少諧波若過高則會使得溫升很高.,六.被動式PFC應用,可分： 1.AC 100V or AC 230V or 220V only：一般說來，其外接線只有條，其cost除外接PVC線少外，也因choke可以optimum design，所

9、以比較低。 2. AC 100V230V共用：CHOKE設計分為兩種： 三線式：即choke之兩個繞組中一組為粗線，另一組為細線。粗線為AC 100V使用，粗線串聯細線後為AC 230V之運用。 四線式：即choke之兩個繞組的銅線圈數，線徑都一樣，此種運用只能裝置在bridge 與高壓電容之間。 但不論何種接法，共用型之choke cost都比單一型的要貴。,七.PFC常見不良現象及原因分析,异音 1.Frame与矽鋼片之間的密和度不夠 2.凡立水沒有烤干 3.點膠不均勻 4.防震墊片大小不合适 5.E ,I片排列不整齊 6. PFC与Power case螺絲鎖得不好. 二 Hi-pot不良

10、 1.絕緣安規膠布破損. 2. Bobbin有被刮傷. 3.Frame兩邊有凡立水塊狀,PFC制定規格原則一:重要材料型號及特性,1. Core(E/I;UU) 材質: 矽鋼片 厚度: 0.35 or 0.55mm 型號: Z11,H18,H23,H50 2. Tape(安規元件) 型號:#1350 or #127 厚度:0.05mm 耐溫:130 3. Wire (安規元件) a. PVC Wire(105 )可分為 UL1015, 耐溫105 UL1430, 耐溫105 b.PE Lead Wire(125 ) UL3266,4. Frame 材質: SECC即電解板 5. Copper

11、型號: 2UEW 耐溫: 130 6. Gap 麥拉片: UL 105 Nomex紙: UL120 - 150 150 7. Bobbin(安規元件) 材質: FR50 or FR530L 厚度: 0.81mm,PFC制定規格原則二:電气參數的訂定,1.訂定加電流時的感量值 輕載看輸入75w,選取I=0.4A 重載看輸出 制定L值時應考慮到儀器誤差含浸烘烤后會變小等因素 2.DCR 公式R=*l/s取決于線徑圈數線種 實際上可以在實測值的基礎上一般可放寬5-10% 特殊: .5mm or Ts250可放寬10-15%,PFC制定規格原則三:spec總檢查要點,1. 圖面 2.安規 3.材料料表 4.端子(有無) 5.引線 6.外觀尺寸,九.PFC的制造流程,線架Bobbin 貼安規膠帶 繞線一 纏層間膠帶 繞線二 反折安規(出線面安規不反折) 纏Nomex及膠帶 纏電子線 理線 焊錫 反折焊錫部分(三線和四線式要用波浪式絕緣) 纏外層膠帶 耐壓測試一(