Để tạo ra một mạch PFC thụ động, cần phải sử dụng các thành phần thụ động như tụ điện và cuộn cảm để tăng góc dẫn dòng và làm mịn xung để giảm biến dạng hài hòa của dòng điện. Phương pháp này đơn giản và đáng tin cậy, nhưng kích thước và chi phí của các yếu tố thụ động sẽ trở thành một vấn đề lớn khi công suất cao. Hệ số công suất (PF) thu được thông qua thiết kế PFC thụ động chỉ có thể đạt 0,9 và sẽ bị ảnh hưởng bởi tần số, thay đổi tải và điện áp đầu vào.
Các cấu trúc liên kết khác nhau có thể được sử dụng để thực hiện các mạch PFC hoạt động như PFC tăng áp (còn được gọi là PFC truyền thống), PFC không cầu hai lít và PFC không cầu cột totem. Mỗi cấu trúc liên kết chứa một số lượng khác nhau của các thành phần hoạt động và có ưu điểm và nhược điểm riêng. Hiệu quả và công suất định mức của mỗi topo nên được xem xét khi thiết kế PFC,
Sau đó quyết định loại bộ điều khiển nào sẽ được sử dụng. Tuy nhiên, một phần mà nhiều nhà thiết kế bỏ qua là ổ đĩa cổng kết nối với công tắc điều khiển FET. Ổ đĩa cổng quá phổ biến để được chú ý, nhưng ổ đĩa cổng đóng một vai trò quan trọng trong hiệu suất hệ thống.
Trình điều khiển cổng về cơ bản là một bộ khuếch đại sử dụng tổn thất chuyển đổi tối thiểu để tăng tín hiệu logic lên tín hiệu điện áp cao và cao để nhanh chóng truyền và cắt MOSFET hoặc IGBT. Tương tự như những thứ liên quan đến bia, công tắc nguồn MOSFET hoặc IGBT giống như tay cầm của vòi bia, ổ đĩa cửa giống như cơ tay của bartender và bộ điều khiển giống như bộ não của bartender. Kỹ năng pha chế và chất lượng của tay cầm vòi sẽ ảnh hưởng đến lượng bia thực tế trong ly.
Trong mạch PFC, trình điều khiển cổng chuyển đổi bóng bán dẫn trong giai đoạn tăng áp để điều chỉnh dòng điện, buộc dòng điện duy trì cùng pha với điện áp sóng sin. Vậy làm thế nào để các ổ đĩa cổng ảnh hưởng đến hiệu suất của mạch PFC? Một số tham số và chức năng đóng một vai trò quan trọng:
Lái xe hiện tại.
Mặc dù không phải mọi ứng dụng đều yêu cầu ổ đĩa hiện tại mạnh (dòng điện thoáng qua lớn có thể gây ra các vấn đề nhiễu điện từ (EMI), các ứng dụng công suất cao hơn sẽ yêu cầu ổ đĩa hiện tại mạnh hơn để điều khiển nhiều bóng bán dẫn hiệu ứng trường (FET) cùng một lúc. Do đó, dòng điện truyền động cao cung cấp sự linh hoạt cho một loạt các ứng dụng điện.
Các thuộc tính công tắc.
Bao gồm sự chậm trễ trong việc lan truyền, kết hợp chậm trễ và thời gian tín hiệu tăng và giảm. Thời gian chuyển đổi sẽ ảnh hưởng lớn đến tốc độ của công tắc nguồn, giúp điều khiển dễ dự đoán và chính xác hơn. Độ trễ ngắn phù hợp cũng làm giảm nguy cơ thất bại và làm cho thiết kế dễ dàng hơn.
Chức năng khóa liên động.
Bảo vệ sự cố, còn được gọi là chức năng lồng vào nhau, rất quan trọng trong một số ứng dụng sử dụng mạch nửa cầu hoặc toàn cầu. Trong PFC cột totem, hai công tắc nguồn (FET phía cao và FET phía thấp) luân phiên dẫn và cắt. Nếu cả hai công tắc được dẫn cùng một lúc, dòng điện sẽ chảy qua cả hai FET, có thể làm hỏng hệ thống. Chức năng Interlocking ngăn chặn sự cố, tắt cả hai FET và bật một trong số chúng trong một thời gian ngắn. Thiết kế này sử dụng hai MOSFET silicon và hai bóng bán dẫn di chuyển điện tử cao Gallium Nitride (GaN) (HEMT) để giảm tổn thất dẫn, như đã nêu trong bài báo hội thảo về thiết kế năng lượng "CCM Totem Pole Bridgeless PFC dựa trên GaN FET" của Texas Instruments. Hai trình điều khiển là cần thiết: một trình điều khiển nửa cầu điều khiển MOSFET silicon truyền thống và một trình điều khiển nửa cầu điều khiển transistor GaN. Mức công suất 600V LMG3410 GaN của TI tích hợp trình điều khiển cầu và bóng bán dẫn GaN vào một gói duy nhất, tiếp tục giảm tiêu thụ điện năng và cải thiện EMI. Để điều khiển FET silicon, trình điều khiển cầu với khả năng lồng vào nhau giúp cải thiện độ tin cậy của thiết kế.
PFC sẽ ngày càng được sử dụng trong nhiều ứng dụng khi các quy định ở nhiều quốc gia đòi hỏi hiệu quả cao hơn. Chọn cấu trúc liên kết và các thành phần một cách khôn ngoan có thể cải thiện hiệu quả của PFC và đáp ứng nhu cầu. Đừng quên cơ bắp tay của người lái xe và bartender.
Tầm quan trọng của ổ đĩa cổng hiện đã được hiểu, nhưng bộ não đóng một vai trò quan trọng hơn trong thiết kế mạch PFC.