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EO POWER - GENNAIO/FEBBRAIO 2022 XVII Lo spegnimento (turn-off) in modalità CrM produce una commutazione di tipo “hard switching”, il che significa che ogni recupero diretto del diodo boost provoca alcune perdite oltre a fenomeni di sovra-elongazione (overshoot) della tensione di uscita. La frequenza di commutazione variabile della modalità CrM presenta anche lo svantaggio che per carichi ridotti la frequenza può risultare molto elevata, provocando maggiori perdite di commutazione e penalizzando l’efficienza. La relazione è espressa dalla seguente equazione: Osservando l’equazione si potrebbe presumere una semplice relazione inversa tra la frequenza di commutazione e la potenza in ingresso: una variazione del carico dal 20 al 100% (quindi una variazione di un fattorepari a 5) dovrebbeprodurreuncambiamentosimile (ovvero di un fattore pari a 5) della frequenza a parità di efficienza. In realtà, valori più elevate di frequenza riducono l’efficienza, per cui i fattori interagiscono. La relazione tra la frequenza e la tensione di linea (rms) è più complessa e produce una variazione in frequenza superiore a 2:1 nell’intervallo della tensione di linea con un picco in corrispondenza della tensione media. L’aggancio di frequenza in modalità CrM riduce le perdite per carichi ridotti Poiché la riduzione dell’efficienza può arrivare anche al 10% in presenza di carichi di valore ridotto, la conformità con i limiti per i consumi di energia per carichi di questo tipo (o in assenza di carico) imposti dagli standard può risultare difficile da conseguire. Una soluzione è agganciare (o limitare - fold-back) la massima frequenza consentita, forzando il circuito a operare in modalità DCM con carichi ridotti, dove le correnti di picco più elevate sono comunque inferiori rispetto a quelle della modalità CrM. Una configurazione totem pole con aggancio (clamping) di frequenza si rivela quindi una buona soluzione per la correzione del fattore di potenza per carichi di valori medi, capace di garantire un’elevata efficienza per tutto l’intervallo di carico e di tensioni di linea. Il circuito dovrebbe utilizzare una combinazione di MOSFET in silicio per la rettificazione sincrona della linea AC e commutatori WBG per il ramo (leg) ad alta frequenza del totem pole. Il controllo di questo circuito risulta comunque complesso FACTOR CORRECTION in quanto è necessario pilotare quattro dispositivi attivi, rilevare la corrente nulla nel diodo per forzare la modalità CrM, effettuare il passaggio automatico nella modalità DCM per carichi ridotti, oltre a regolare la tensione di uscita e mantenere un valore elevato del fattore di potenza. Senza dimenticare la necessità di prevedere circuiti di protezione contro le sovracorrenti di commutazione e il rilevamento delle sovratensioni di uscita. Un approccio comunemente utilizzato contempla l’uso di un microcontrollore su cui girano complessi algoritmi di controllo e si interfaccia con i commutatori e i sensori. Una soluzione di questo tipo può risultare costosa e richiede ai progettisti di programmare il dispositivo, compito che per alcuni di essi può risultare complesso e oneroso in termini di tempo. Controllore per PFC totem pole operante in modalità CrM a segnali misti Una soluzione più semplice e che non richiede programmazione è ora proposta da onsemi . NCP1680 è probabilmente il solo controllore per TPPFC operante in modalità CrM a segnali misti al momento disponibile. Ospitato in package SOIC-16, il dispositivo sfrutta un’architettura proprietaria per il rilevamento della corrente a basse perdite e collaudati algoritmi di controllo, fornendo una soluzione economica e a basso rischio in grado di assicurare elevate prestazioni. Questo dispositivo prevede il funzionamento in modalità CrMconcontrolloCoT (Constant onTime) ecommutazione quasi risonante (valley switching) durante il foldback (limitazione) della frequenza per carichi di valore ridotto in modo da migliorare l’efficienza commutando in corrispondenza del valore minimo di tensione. L’anello di controllo della tensione digitale è compensato Fig. 3 – Schema applicativo semplificato di un circuito TPPFC che utilizza il dispositivo NCP1680