Czym jest aktywny PFC
Aktywny PFC (Power Factor Correction) to przetwornica typu boost wpięta między prostownik sieci a kondensator DC-link, kształtująca prąd pobierany z sieci tak, by był proporcjonalny do chwilowego napięcia i miał współczynnik mocy bliski jedności. Sterownik (zwykle „average current mode”) reguluje prąd dławika, pracując w trybie CCM lub DCM, a docelowe napięcie szyny wynosi ok. 380–400 V DC. Kluczowe parametry to PF, całkowite zniekształcenia harmoniczne (THD), wartość dławika, częstotliwość przełączania, sprawność i emisja zakłóceń EMI. W układzie istotne są: MOSFET/IGBT o odpowiednim VDS, szybka dioda (często SiC) oraz kondensatory o niskim ESR. Poprawne działanie zależy od krótkich pętli prądowych, właściwej kompensacji pętli prądowej/napięciowej i współpracy z filtrem EMI oraz ogranicznikiem udaru prądowego (NTC/soft-start).
Aktywny PFC w płytach indukcyjnych
W płytach indukcyjnych PFC stabilizuje i „uszlachetnia” szynę DC-link dla mostków mocy zasilających cewki grzejne. Pozwala to utrzymać moc pól przy wahaniach sieci i ograniczyć zakłócenia oddawane do instalacji. W praktyce analizuje się zależność między pojemnością DC-link, indukcyjnością PFC i temperaturą elementów mocy. Zestawienia przypadków, pomiary fal prądowych i porównania sterowników pojawiają się w materiałach technicznych; ujęcia praktyczne z serwisu publikuje również lokalny technik, gdzie omawia się typowe awarie: przebicia MOSFET-a PFC, przegrzanie dławika, wyschnięte kondensatory i skutki niedziałającego soft-startu.
Objawy uszkodzeń
Spadek mocy pól, głośny „pisk” przetwornicy, wyzwalanie zabezpieczeń przy starcie, błędy zasilania, nadmierne tętnienia DC-link, nagrzewanie dławika lub mostka oraz wyraźne migotanie obciążenia przy zmianach nastaw. Zwarcie elementów PFC często powoduje natychmiastowe zadziałanie bezpiecznika.
Diagnostyka i pomiary
Tor PFC
Pomiar napięcia DC-link (oczekiwane ~380–400 V), obserwacja prądu dławika i przebiegów na tranzystorze (naprężenia dV/dt), kontrola diody powrotnej, rezystora pomiarowego prądu i kondycji kondensatorów. Weryfikacja soft-startu/NTC oraz temperatury dławika przy wzroście obciążenia.
Sprzężenie i stabilność
Sprawdzenie działania pętli prądowej (kształt prądu względem sinusoidy napięcia), zachowania przy skokach obciążenia i reakcji sterownika na spadki/wzrosty sieci. Ocena EMI i filtra wejściowego (X2/Y), prowadzenia mas i długości pętli mocy.
Elementy i parametry typowego APFC
| Element | Parametr | Wartość/zakres (typ.) | Uwagi |
|---|---|---|---|
| Sterownik PFC | Tryb | Average current (CCM/DCM) | L6562, UCC28180 i pokrewne |
| Dławik | Indukcyjność | 200–600 µH | Dobór do mocy i fsw |
| Tranzystor | VDS/VCE | ≥ 600 V | MOSFET/IGBT, niski RDS(on) |
| Dioda | Typ | Ultra-fast / SiC | Niskie straty i reverse recovery |
| DC-link | Napięcie | ~400 V | Wysoka pojemność, niski ESR |
| EMI/NTC | Wejście | Filtr X2/Y + NTC | Tłumienie i ograniczanie udaru |
Uwagi eksploatacyjne
Trwałość układu podnosi właściwe chłodzenie dławika i tranzystora, krótka pętla mocy, szczelny filtr EMI i sprawny soft-start. Po naprawie zalecane są testy pod różnymi napięciami sieci oraz ocena PF/THD i temperatur elementów przy pełnym obciążeniu. Wymiana na elementy o innych parametrach (np. dioda SiC ↔ UF) bez przeliczeń może zmienić dynamikę i emisję zakłóceń, dlatego warto potwierdzić stabilność pętli i poziomy EMI w scenariuszach granicznych.