En un circuito PFC boost conectado a la red (230Vrms,Europa) la tensión de enlace de CC suele estar regulada a 400 voltios. ¿Por qué? ¿Es porque es eficiente elevarla a esa tensión concreta? Si es así, ¿por qué?
Un controlador de refuerzo PFC intenta hacer que la corriente tomada de la red de CA "parezca" que está siendo tomada por una carga resistiva. Así, en las partes bajas de la forma de onda de la tensión de entrada, el controlador PFC transfiere bajas cantidades de energía al condensador de salida y esto significa una baja corriente tomada de la alimentación entrante.
En las partes más altas de la forma de onda de la tensión entrante, se transfiere más energía y la mayor cantidad de energía se transfiere (no es sorprendente) en los picos de la forma de onda.
Esto hace que parezca una carga resistiva y las compañías eléctricas están contentas.
Por lo tanto, el PFC convierte una forma de onda de corriente con picos en una forma de onda mucho más sinusoidal con picos más pequeños: -
Deberías poder ver que la energía se toma a lo largo de la mayor parte del ciclo de la forma de onda en lugar de sólo los picos (como en un rectificador convencional y un condensador de suavizado).
Dado que el pico de la forma de onda de la tensión entrante (en condiciones de alimentación máxima) podría ser de 265 V x \$\sqrt2\$ (375 voltios), el controlador de refuerzo PFC tiene que salida de un voltaje más alto que este. Si no lo hiciera, se apagaría en los puntos altos del ciclo de tensión y esto arruinaría su capacidad de controlar el factor de potencia.
Por lo tanto, 400 voltios parece una buena cifra a la que aspirar y encontrarás muchos condensadores clasificados a 450 V por esa razón.
Como el enlace de CC está alimentado por un convertidor de refuerzo, la tensión debe estar por encima del pico de tensión de entrada más alto que pueda ver. Esto es sqrt(2) * 265v, o 375v. Una vez por encima de ese límite, se mantiene lo más bajo posible. Los voltajes más altos de lo necesario no son buenos por muchas razones, pero principalmente la resistencia de encendido de los FET para el inversor comienza a ser desproporcionadamente grande a medida que el voltaje aumenta más. 400v es un número redondo conveniente.
Como funciona como un convertidor boost, la salida debe ser mayor que la entrada. Para las tensiones de red de Europa, el valor máximo es de 265Vrms. Por tanto, la salida debe ser superior a 265 × 1,414 = 375Vdc. 400V está muy por encima de esto y es un buen número redondeado.
Una cosa más: Por lo general, un convertidor DC/DC aislado sigue a un pre-regulador PFC, por lo que un mayor voltaje aumentará la tensión en los transistores de conmutación (tanto del pre-regulador PFC como del convertidor DC/DC), y también aumentará el número de vueltas del transformador de potencia.
400VDC es una cifra muy normal. La tapa del bus de CC tiene que lidiar con mucha corriente de ondulación de 100HZ, por lo que su gran valor significa que las tapas de película metálica no son rentables. El tiempo de mantenimiento y los problemas de estabilidad del bucle de control también dictan una gran C. El convertidor de refuerzo tendrá menos pérdidas con ratios de refuerzo pequeños, incluso cuando se apliquen esquemas de reducción de pérdidas por conmutación. Si los voltios de CC son demasiado bajos, habrá una distorsión de la forma de onda de la corriente que dará un factor de potencia pobre, lo que anulará el propósito original.
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