1.1 簡介與目的 :
本參考設計使用 NXP 的 M56F82748 DSC 來控制 Totem Pole Bridgeless Power Factor Correction ( PFC )。
硬體部分包含 PFC Choke 設計、電源電路、驅動器電路、回授信號電路。軟體部分主要包含系統狀態機，控制時序，驅動信號產生與過電壓過電流保護。
量測波形圖的目的，是要觀察電流與電壓 和PWM 控制 MOS 的關係圖。一般在研發電源都會不時的觀察每個負載與控制的電壓電流所對應的 PWM 輸出波形。
此 Totem Pole PFC EVM 量測的環境包含輸入 AC 電源為 AC115 與 AC 230，而負載條件為當輸入電壓為 AC115 時，量測負載有 0W、100W、200W、300W，而當 AC230時量測的負載有 0W、100W、300W、600W。1.2 EVM 示意圖:
二、Totem Pole Power Factor correction ( PFC )
Totem Pole PFC 常被廣泛用在 AC to DC 的功率轉換應用
2.1 Totem-Pole Bridgeless PFC 電路拓樸 :
2.2 系統方塊圖 :
三、控制程序
3.1 Positive cycle charging mode ( AC正半週期電感充電模式 )
3.2 Positive cycle after-flow mode ( AC 正半週電感放電模式 )
3.3 Negative cycle charging mode ( AC負半週電感充電模式 )
3.4 Negative cycle charging mode ( AC 負半週電感放電模式 )
四、波形量測 ( Vin:115V - Vin、IAC、VBUS、PWMH )
量測電路圖位置 :
Vac:115V Load:0W
Ch1: Vbus Ch2: PWMH Ch3: Iin Ch4: Vin
Vac:115V Load:0W
Ch1: Vbus Ch2: PWMH Ch3: Iin Ch4: Vin
Vac:115V Load:0W
Ch1: Vbus Ch2: PWMH Ch3: Iin Ch4: Vin
Vac:115V Load:0W
Ch1: Vbus Ch2: PWMH Ch3: Iin Ch4: Vin
Vac:115V Load:0W
Ch1: Vbus Ch2: PWMH Ch3: Iin Ch4: Vin
Vac:115V Load:100W
Ch1: Vbus Ch2: PWMH Ch3: Iin Ch4: Vin
Vac:115V Load:100W
Ch1: Vbus Ch2: PWMH Ch3: Iin Ch4: Vin
Vac:115V Load:300W
Ch1: Vbus Ch2: PWMH Ch3: Iin Ch4: Vin
Vac:115V Load:300W
Ch1: Vbus Ch2: PWMH Ch3: Iin Ch4: Vin
五、波形量測 ( Vin:230V - Vin、IAC、VBUS、PWMH )
Vac:230V Load:600W
Ch1: Vbus Ch2: PWMH Ch3: Iin Ch4: Vin
Vac:230V Load:600W
Ch1: Vbus Ch2: PWMH Ch3: Iin Ch4: Vin
六、Totem Pole PFC效率量測分析
12.1 Vin = 115V 測試效率
|
Vin (V) |
Load (W) |
Vout (V) |
Iout (I) |
Pout (W) |
Pin (W) |
PF |
Efficiency (%) |
|
115 |
90 |
382.3 |
0.244 |
93.2812 |
98.55 |
0.931 |
94.65% |
|
115 |
180 |
382.3 |
0.485 |
185.4155 |
194.82 |
0.984 |
95.17% |
|
115 |
270 |
382.3 |
0.726 |
277.5498 |
290.15 |
0.989 |
95.66% |
12.2 Vin = 230V 測試效率
|
Vin (V) |
Load (W) |
Vout (V) |
Iout (I) |
Pout (W) |
Pin (W) |
PF |
Efficiency (%) |
|
230 |
90 |
382.3 |
0.244 |
93.2812 |
97.44 |
0.83 |
95.73% |
|
230 |
270 |
382.4 |
0.728 |
278.3872 |
284 |
0.957 |
98.02% |
|
230 |
540 |
382.4 |
1.451 |
554.8624 |
563.43 |
0.984 |
98.48% |
七、 測試報告總結
此 Totem Pole PFC EVM 量測的環境包含輸入 AC 電源為 AC115 與 AC 230，而負載條件為當輸入電壓為 AC115 時，量測負載有 0W、100W、200W、300W，而當 AC230時量測的負載有 0W、100W、300W、600W。
最後測試結果從空載到滿載驗證起來都沒有問題，PFC主要控的就是電流，輸入的電流與輸入的電壓波形不會差太多。可是效率看起來並沒有很好，表示只是能正常動作，還沒有加以調適優化。在動態抽載的測試上有時會觸發過電流保護而關掉。針對這幾個點未來我們會針對此Totem Pole PFC 架構加以研究並修改優化的更完美。
八、參考文獻
Totem-Pole Bridgeless PFC Design Using MC56F82748:
https://www.nxp.com/docs/en/reference-manual/DRM174.pdf
MC56F827xx Datasheet:
https://www.nxp.com/docs/en/data-sheet/MC56F827XXDS.pdf
如果需要參考更多測試波形，請在大大通聯絡 "大魔神"
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