Totem-Pole PFC für 350W LED Stromversorgung

Ein Leistungsfaktorkorrekturfilter wird für eine gute Power Quality und eine niedrige Blindleistung im Versorgungsnetz benötigt, was durch das Belasten des Netzes mit einer ohmschen Last erreicht wird. Eine mögliche Lösung zur Erzielung eines hohen Leistungsfaktors in einem AC / DC-Wandler ist ein geschalteter Gleichrichter oder PFC, der einen Widerstand emuliert. Die am häufigsten verwendete Topologie ist ein Brückengleichrichter, gefolgt von einem Boost-Konverter. Da die Verlustleistung in den Gleichrichterdioden signifikant ist, wird eine Effizienzsteigerung erreicht, wenn der Brückengleichrichter entfernt wird. Brückenlose Topologien, die den positiven und negativen Netzhalbzyklus ohne einen Gleichrichter verarbeiten können, weisen daher gewisse Vorteile auf.

Die Totem-Pole Topologie ist ein Brückenloser PFC mit zwei MOSFET-Halbbrücken. Eine Konverter-Halbbrücke, die abwechselnd als synchroner Boost-Konveter für beide Eingangsspannungspolaritäten arbeitet und eine Gleichrichter-Halbbrücke. Ein Prototyp des Totem-Pole PFC wurde entworfen und gebaut, um die Überlegenheit der Topologie zu beweisen. Im Prototyp wurde ein maximaler Wirkungsgrad von 97,0% bei 120 V und 98,5% bei 277 V Netzspannung erreicht. Der THD und PF liegt in den Grenzwerten für die meisten Betriebspunkte. Ein spezielles Modulationsschema, der sogenannte Triangular-Current-Mode wurde implementiert um Soft-Switching der MOSFETs in der Konverter-Halbbrücke über den gesamten Betriebsbereich zu ermöglichen.

Die meisten Anforderungen für den Prototyp wurden erreicht, wobei wenige Punkte noch offen sind und später bearbeitet werden. Beispielsweise können im aktuellen Zustand des Prototyps keine Betriebspunkte mit sehr kleiner Leistung erreicht werden. Kommerzielle Überlegungen wurden nur am Rande gemacht und können den Einsatz in realen Produkten beeinträchtigen. Der aus dieser Arbeit resultierende Prototyp dient als Basis für den Industriepartner, um neue innovative Netzteile zu entwickeln.

Weitere Informationen

Datum 03.03.2017
Studiengang MSE Industrial Technologies
Institut IES
Typ Masterarbeit
Studierende Falk Kyburz
Dozenten Prof. Kurt Schenk
Partner Tridonic GmbH & Co KG, Dornbirn (AT)