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EO POWER - GENNAIO/FEBBRAIO 2022 XV FACTOR CORRECTION PFC totem pole per PSU più efficienti Yong Ang Strategic Marketing Director onsemi Il dispositivo NCP168 di onsemi è un controllore per TPPFC (Totem Pole PFC) operante in modalità CrM a segnali misti che 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 Nel momento in cui si vuole ottenere la miglior efficienza possibile da un alimentatore (PSU - Power Supply Unit), le perdite che si verificano nel rettificatore a ponte in ingresso rappresentano sicuramente un ostacolo. Una soluzione elegante per risolvere il problema è rappresentata dalla topologia di alimentazione con PFC (Power Factor Correction), che prevede la sostituzione del rettificatore a ponte (che dà origine a perdite considerevoli), del transistor FET del PFC e del diodo boost, con quattro dispositivi di commutazione attivi. Per questa topologia è comunque necessario un algoritmo di controllo complesso, che potrebbe richiedere l’aggiunta di un (costoso) microcontrollore. Costi e complessità dell’elemento di controllo rappresentano per alcuni team di progetto una barriera all’adozione di questa tecnica. Il controllore a segnali misti NCP1680 rappresenta, come sarà spiegato nel corso dell’articolo, una valida soluzione per risolvere questo problema. Gli alimentatori AC-DC, dispositivi onnipresenti, contribuiscono in larga misura al consumo energetico globale e la loro efficienza ha un impatto notevole sui costi operativi e, a un livello più alto, sulle emissioni prodotte da quest’ultimo. Quando si tratta della trasformazione di potenza AC-DC entra in gioco un altro fattore, che assume anch’esso un’importanza critica: il fattore di potenza in ingresso. Se la corrente e la tensione di linea non hanno la stessa forma d’onda sinusoidale e la medesima fase, la potenza apparente assorbita dall’alimentazione è superiore a quella necessaria. Ciò dà origine a inefficienze che si propagano attraverso le reti di pubblica utilità. Per far fronte a tali inefficienze si ricorre alla correzione del fattore di potenza (PFC), divenuto oramai un requisito obbligatorio in un gran numero di Paesi e regioni geografiche. Poiché una tipica PSU che non prevede la correzione attiva del fattore di potenza può facilmente assorbire dalla rete una corrente superiore al 70% rispetto a quella assorbita da un’analoga PSU con correzione attiva del fattore di potenza, appare chiaro il motivo per cui è ora obbligatoria l’integrazione di circuiti ingrado di correggere il fattore di potenza a un valore prossimo all’unità. Più precisamente, gli standard che disciplinano la compatibilità elettromagnetica (EMC) come IEC 61000- 3-2 impongono limitazioni alla potenza nelle armoniche di linea (fino alla 40a), generate dalla distorsione della corrente di linea. Il programma di certificazione 80 Plus prevede per un alimentatore un’efficienza minima dell’80% con un carico nominale del 20%, del 50% e a pieno carico (100%). Il livello più elevato dello standard 80 Plus, noto come standard “80+ Titanium” specifica invece un’efficienza minima del 90% con un livello di carico compreso tra il 10 e il 100%. Ottenere la conformità con il livello di efficienza previsto dallo standard “80+ Titanium” Il metodo tradizionale utilizzato per la correzione attiva del fattore di potenza prevede l’uso un convertitore boost che converte la tensione rettificata della linea in una tensione DC di valore più elevato rispetto al valore di picco della tensione di linea (Fig. 1 – schema sulla sinistra). La modulazione PWM è impiegata per regolare il livello della tensione DC e “forzare” simultaneamente la corrente di linea a seguire la forma d’onda della tensione di linea. Si tratta di un metodo efficace e semplice da controllare nelle modalità di conduzione continua (CCM), discontinua (DCM) e critica (CrM), a seconda che l’energia immagazzinata nell’induttore boost sia o meno nulla in ogni ciclo. Vi è tuttavia una pressione continua per