4# Устройство и принцип работы блоков питания ЖК ТВ. Зачем нужен PFC (ККМ)? Виды PFC.

• Корректоры коэффициента мощности PFC используются в блоках питания для улучшения их работы.  

• Они устанавливаются в большинстве блоков питания мощностью более 50 Вт.  

• В маломощных блоках питания PFC не используются из-за увеличения габаритов и стоимости.  

• В хорошо спроектированных блоках питания PFC устанавливаются, несмотря на увеличение габаритов.  

• В подделках блоков питания PFC часто отсутствуют для экономии.  

• Видео объясняет плюсы и минусы наличия PFC в блоке питания.  

• Трансформаторные блоки питания имели хороший КПД, но были громоздкими.  

• Импульсные блоки питания вытеснили трансформаторные.  

• Входные выпрямители строятся по классической схеме с диодным мостом и конденсатором.  

• Выпрямители с емкостной фильтрацией потребляют ток импульсами, что приводит к неравномерному потреблению тока.  

• Это может вызвать проблемы, которые будут рассмотрены далее.  

• Нарисованы графики, показывающие, как напряжение подается на диодный мост и конденсатор.  

• После диодного моста напряжение становится пульсирующим, что увеличивает частоту пульсаций.  

• Импульсный преобразователь требует постоянного напряжения, поэтому подключается сглаживающий конденсатор.  

• Конденсатор заряжается до амплитудного значения, но напряжение на нем остается постоянным.  

• Импульсный блок питания является нагрузкой для выпрямителя, что приводит к изменению напряжения на конденсаторе.  

• Блок питания является нагрузкой для выпрямителя.  

• При малой мощности конденсатора напряжение поддерживается за счет его заряда.  

• При большой мощности конденсатор разряжается до некоторого значения.  

• Конденсатор заряжается до амплитудного значения при превышении напряжения.  

• Потребление тока сосредоточено в короткие промежутки времени.  

• Чем больше мощность, тем быстрее разряжается конденсатор.  

• Для минимизации пульсаций выбирают большую емкость конденсатора.  

• Время зарядки конденсатора минимально, что снижает просадку напряжения.  

• Угол прохождения тока зависит от емкости конденсатора и нагрузки.  

• Ток потребляется в короткие промежутки времени, создавая импульсы.  

• При малой нагрузке угол может составлять несколько градусов.  

• При большой нагрузке угол может достигать 20-30 градусов.  

• Импульсное потребление тока приводит к нагреву проводов и искажению формы напряжения.  

• Импульсы тока суммируются, что приводит к нагреву проводов и потерям.  

• Искажение формы напряжения может вызвать перекосы фаз и срезание верхушек синусоиды.  

• Импульсное потребление тока искажает напряжение на линии электропередач.  

• Падение напряжения повторяет форму токовых импульсов.  

• Импульсы тока вызывают сильные искажения и дополнительные потери.  

• Результирующее напряжение на блоке питания будет искажено.  

• Импульсное потребление тока генерирует широкий спектр гармонических составляющих.  

• Это может создавать проблемы для оборудования.  

• Импульсные блоки питания создают помехи, которые фильтруются входным фильтром.  

• Импульсные токи не подавляются фильтром, так как они на низкой частоте и создают электромагнитные поля.  

• Эти токи могут влиять на чувствительные усилители и искажать полезный сигнал.  

• Импульсное потребление тока вызывает искажения формы напряжения и дополнительные гармоники.  

• Для устранения этих проблем созданы корректоры коэффициента мощности.  

• Корректоры увеличивают угол прохождения тока выпрямителя, что улучшает коэффициент мощности.  

• Пассивная коррекция использует индуктивность во входной цепи.  

• Дроссель запасает энергию и уменьшает гармонические искажения.  

• Пассивная коррекция улучшает коэффициент мощности, но не решает проблему полностью.  

• Активная коррекция ведет себя как активное сопротивление, улучшая коэффициент мощности.  

• Ток при активной коррекции напоминает синусоиду, что снижает искажения и всплески.  

• Активные корректоры используют импульсное преобразование, что обеспечивает малые размеры и массу.  

• Активные корректоры повышают напряжение на конденсаторе, снижая ток в высоковольтной части.  

• Это уменьшает нагрев первичной обмотки трансформатора и статические потери на ключах.  

• Активные корректоры позволяют достичь максимального значения косинуса фи, что улучшает работу блока питания.  

• Корректор коэффициента мощности может работать в прерывистом или непрерывном режиме.  

• Прерывистый режим используется в схемах до 300 Вт, непрерывный - в схемах до единиц киловатт.  

• В прерывистом режиме отсутствуют потери на обратное восстановление бустерного диода.  

• Для работы в схемах PFC необходимы транзисторы с малым временем переключения.  

• Перед рассмотрением схемотехники PFC вспомним принцип построения повышающих преобразователей.  

• Повышающий преобразователь относится к обратноходовым преобразователям.  

• Энергия из катушки индуктивности отдается в нагрузку при обратном ходе ключа.  

• При размыкании ключа напряжение на катушке суммируется с питающим, и диод открывается, отдавая энергию в нагрузку и заряжая конденсатор.  

• Входная часть остается без изменений: диодный мост и переменное напряжение 220 В.  

• Пульсирующее напряжение подается на повышающий преобразователь, состоящий из катушки индуктивности и коммутирующего элемента.  

• Повышающий преобразователь нагружен на сглаживающий электролитический конденсатор.  

• Основная задача - обеспечить синусоидальную форму потребляемого тока.  

• Необходим узел формирования импульсов, который подает импульсы на ключевой транзистор.  

• Узел формирования должен формировать импульсы в соответствии с управляющими напряжениями.  

• На выходе диодного моста пульсирующее напряжение с амплитудой 310 В.  

• Для понижения амплитуды используется делитель напряжения.  

• Датчик тока отслеживает потребляемый ток и передает сигнал на узел формирования.  

• Два основных сигнала: выпрямленное напряжение и сигнал с датчика тока.  

• Импульсы на затворе полевого транзистора формируются таким образом, чтобы ток через катушку индуктивности уменьшался при достижении определенного уровня.  

• Схема работает по принципу: при открытии транзистора ток нарастает, при достижении определенного уровня тока транзистор закрывается, уменьшая ток.  

• Транзистор открывается при нулевом значении тока в катушке.  

• Ток плавно увеличивается, затем уменьшается при пересечении с огибающей выпрямленного напряжения.  

• Процесс повторяется многократно в течение полупериода напряжения.  

• Ток падает до нуля, затем ключ открывается и закрывается на пике.  

• Импульсы формируются в соответствии с законом, который должен стабилизировать выходное напряжение.  

• Для стабилизации вводится дополнительный делитель.  

• Делитель подключается к выходному напряжению и сравнивается с опорным напряжением.  

• Устройство сравнения формирует сигнал ошибки, влияющий на форму напряжения.  

• Сигнал с выпрямителя подается на умножитель напряжения.  

• Ширина импульса зависит от входного и выходного напряжения.  

• Изменение нагрузки влияет на напряжение на делителе и сигнал ошибки.  

• Сигнал ошибки регулирует устройство формирования для стабилизации выходного напряжения.  

• Увеличение выходного напряжения уменьшает сигнал ошибки и ширину импульсов.  

• Уменьшение среднего значения тока через индуктивность снижает напряжение.  

• При понижении выходного напряжения процесс обратный.  

• Стабилизация обеспечивается при изменении напряжения в сети и нагрузки.  

• Увеличение ширины импульса увеличивает ток через катушку и напряжение на конденсаторе.  

• Средний ток имеет практически синусоидальную форму, совпадающую с выпрямленным напряжением.