【应用】多路交错PFC控制IC助力实现中央空调变频器高功率设计

时间： 2018-05-01 来源：世强

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随着国内家用中央空调的需求量不断增加，尤其是北方地区“煤改电”工程对热泵空调的需求剧增。单相中央空调最大已经达到7P，对应的变频控制器功率最大达到8kW，为了尽可能提高功率因数，减少对电网的影响，在中央空调变频器输入端采用功率因数校正（PFC）电路，可以将功率因数提高到0.99以上。

存在问题：

目前，现有的中央空调变频器功率因数校正电路都采用的单路PFC电路，如图1所示：

图1、单路PFC电路示意图

其优点是控制比较简单，无需复杂的控制算法实现。但同时存在的缺点比较多：

1、目前的单路PFC电路开关频率比较低，一般为16kHz，同时在大功率变频器（如8kW）中电流比较大，导致PFC电感的体积很大，通常需要单独安装，不能够实现PCB板载。电感体积大、损耗高，效率低；

2、单路PFC电路中通过的电流比较大，在设计时需要采用大电流的IGBT和快恢复二极管，同时由于单路PFC电路的电流纹波比较大，需要更大容量的滤波电容，系统成本较高。

解决方案：

为了解决现有的中央空调变频器单路PFC电路存在的缺点，本文介绍由日本新电元带来的多路交错临界模式PFC控制技术，采用1个主控IC（MH2501SC）和N个从控IC（MH2511SC）组成多路交错PFC控制电路。其主要特点如下：

1、主控及从控电流临界模式多路交错式工作实现PFC电路的高效率、低噪声；

2、只使用主控 IC可搭建单路PFC，并连多个从控 IC 可进行 2 路以上的交错式工作；

3、主控IC具有完善的保护功能（过电压保护，过电流保护，反馈开路、短路保护，输出二极管短路保护），从控IC可以接收上级IC输入信号进行ON开通、且生成与上级IC相同ON的功能；

4、在较轻负载时，可自动关闭从控，只有主控工作；

5、SOP8封装有利于PCB布局的小型化，节省布板空间。

此方案能够实现N+1段交错临界模式PFC控制技术，在满足更大功率的扩展的同时只需要用普通快恢复二极管和常规电流的IGBT就能够轻松实现，在减小PFC电感体积和成本控制上，具有非常明显的竞争优势。如图2所示：

图2、三路交错PFC电路

图2给出了由1个主控IC（MH2501SC）和2个从控IC（MH2511SC）组成的三路交错PFC控制电路，通过在三路PFC电路中共享负载电流，可以显著减小每路的 RMS 电流应力、电流纹波和升压电感尺寸。

综上所述，多路交错PFC电路可以显著提升大功率中央空调变频器的效率，从而可以在设计时选择性价比高、通用性强的IGBT 和升压二极管，减小PFC电感的体积和重量，实现PCB板载电感，同时延长了整机的使用寿命。

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LouBing Lv7. 资深专家 2018-05-01

每天进步一点点
天行健 Lv6. 高级专家 2018-05-01

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型号- S2K100,MF2003SV,P98LF6QNK,P50LF10SL,P2B60HP2F,P50LF10SN,D2L40U,D3FK120,D10FR60LA,US20KB80R,P32B12SLK,P5B50HP2F,SG20LC20USM,D3FJ10,P8B10SB,D30FDC4S,P18LF6QLK,ST04-14F1,P19LA10SL,MG060B075080A,P5F60HP2,SG8SC4M,S1WB(A)80,UD6KBA80,S2L20U,D3S6M,D1NS6,D1NS4,ST02-75F1,M2FH3,KU4F12,S30VT80,SG40TC10M,P40LF12SLK,K1V22(W),KU15N14,ST20-18FY,P54B4SLK,MG038C200160A,D40XB100,S1WB(A)60,P72LF7R5SNK,ST04-36F1,S4VB60,D8FD60LUS,D3S4M,D360SC6M,P8F28HP2,ST06-30CE,D10XB60,P1R5B40HP2,SF10L60U,S20LC30T,SG40TC12M,P4B40HP2,SF8K60USM,MS1004SH,P24B15SL,ST02-140F1,UD3KB80H,ST04-16F1,D180SC4M,MG031G148004A,P72LF7R5SLK,P240FZ4QLA,S20K60T,P98LF6QLK,D10FR60V,S2L40U,ST70-27FZ,D6FEC12ST,P70F5EN,ST04-27F1,D10FY10ST,D10XB80,D10FY10SY,D1FT6A,DF30JC4,DF30JC6,SF20L60MSM,S3L20U,D10XB60H,P6B28HP2,S60L120V,ST03DH-240,D100JHT160V,P36F25HP2,D120SC6M,M2FM3,P10F60HP2,P18LF6QNK,D180SC6M,MG031MD110006A,LN15XB60,D35XBA80,S20K100V,MG031B090004A,P30W60HP2V,D1FJ10,P26F28HP2,DF10NC15,D15XB100,P104LG20GNK,S60HC3T,ST03D-200,S30VTA80,DF10L60,M1F60,P40B6SL,D120SC4M,K1V24(W),P140LF4QLK,P32LF10SNK,P5F50HP2,ST02-100F1,D50JCB80V,S15VT80,MH2511SC,S15VTA80,S20VT80,P20B12SN,D5FEC3SH,D2FL40U,P15LF6QTKD,G1VL10C,D6FEC10ST,D20FDC15ST,D3CE6S,P20B12SL,P33LF6QLKD,KD12SF60S,SG10SC3LM,D5CE4S,P9B40HP2,P66F7R5SNK,D5FY15ST,SF20L60MVM,SG20SC3LM,D3F60,P140LF4QNK,SF20L60AM,D1UBA80,DL04-36F1,SF20L60U,D2SBA60,P46LF7R5SL,K1V36(W),P46LF7R5SN,S15VT60,MF2007SW,D3CE4S,D45XT160,P41LF4QTKD,UD2KB80H,S20SC9MT,S20VT60,ST03-240F1,DE5SC3ML,ST70-27MF,D2L20U,SG20JC6M,D3CE6ST,D20FDC20LUS,MCZ5211ST,D40FDC10ST,P25LF12SN,MG048B100006A,P92LG20GNK,D30FDC15ST,P64LF6QNK,S15WB60,P25LF12SL,P20B12SLK,S2VB60,D30VC60,ST02-33G1,S60HC1R5T,MG061E150160A,ST04-12F1,KD20SF60S,D30FD60K,P86F6SN,D1NK60,G1VL15C,MCZ5607SC,S2L60,M3FL20U,ST60-48MF,P8B30HP2,ST02-20G1,D2FL20U,DL20B-33F2,P7F90VX3,ST80-14MF,DG1H3A,MV2002SG,SF3K60M,P90LF6GLK,S30VTA60,P64LF6QLK,S20LC40UV,P6F50HP2,S20LC40UT,M1F80,SG20SC9M,KD20SF60A,S3V100D,ST02-120F1,DE5S6M,P70LF4QL,P70LF4QN,DE10S3L,D1FT15A,ST02D-200,ST03D-170,DF20NC15,KD5SF80,P36F28HP2,D2FS6,D2FS4,P4B60HP2F,D15FY15ST,KD12SF60,LN1F60,D1F60,P70F7R5EN,D10FY6SY,D10FY6ST,DE3L20UA,K1V38(W),DE5S4M,ST02-39G1,D1FK120,P58LF6GLK,MCZ5208SG,D1FL40U,SF10L60AM,P200LG10GN,D4SBS4,D4SBS6,ST03-58F1,D45XB80,D3FE60,P96LF4PQLK,S2NBC100,P4F90VX3,P9B30HP2F,P74LF4PQLK,D5CE10ST,KD12SF80,MG001AK028060A,P15F60HP2F,P8B10SBK,D20XBS6,P40B10SL,M3F60,D1F60A,P40B10SN,S10WB60,D1FK100,D30XB80,US25KB80R,G1V(B)20C,LM25KBV60FR,D25XBA80,P98LF6QL,DF20LC30,P98LF6QN,D3CE4R5ST,D25JAB60V,D30JCB100K,P232LG10GN,D1FK70,S1ZAS4,ST20-47F2,P120LG20GNK,ST04-20F1,ST03-47F1,ST20-36FY,P37LG65W3S,P42F6EN,SG30JC6M,S3K60,MG038B150080A,P12F60HP2,LN6SB60,D4SBL20U,US8KB80R,D15FR4ST,D3CE10ST,DF20L60,DE3S6M,D10FY60VE,D1NF60,DE5VE40,KD5SF60,KC5FB60HR,DL04-18F1,P60B4SN,ST70-22MF,MG001AL030060A,D5FY60K,S1WB(A)60B,MG038A200080A,D5FY4R5ST,ST02-24G1,D5FY4R5SY,ST06-39CE,D1FT10A,K1V26(W),UD8KBA80,D30FDC10ST,D5CE12ST,MG061F200160A,D1FK60,KC5FB40H,P17LF10SLKD,DE3S4M,KC5FB60HV,SF20K60M,ST20-27FY,LN1WBA60,P15F50HP2,D6SB60L,D25JAB80V,D15XB80,M1FL40U,D1FT4A,KD3FB60,D240SC4M,S1ZB80,D10SBS4,S3V80,P105LF4QNK,ST04-18F1,G1V(A)20C,KD3SF60,D3CE12ST,K1VZL20,P85GC28HP2F,G1V(B)24C,D2SB60A,G1V(B)22C,P10F50HP2,US20KB80HR,LN4SB60,MG038D150160A,P21F28HP2,S20LC60UST,S20LC60USV,D15XB60,S60SC3LT,SF10L60MSM,D10FDC10ST,DF30SC4M,S1ZB60,D6JBB80V,KU10S35NS,DF30JC10,MG055B,MG055A,MG055J,MG060C100080A,P3B28HP2,MG055F,KC5FB60H,G1V(A)8C,SF20LC30M,ST20-36F2,D1FE60,K1VZL09,SF10LC40UM,D1FK120P,UD3KB80,D1FT10,KL3Z18,US25KB80HR,P38LF6QL,DG1S6A,P38LF6QN,P40LF12SNK,DG1J10A,S1NBB80,ST03-43F1,S10VT60,D2CF60K,ST02-280F1,SG30SC4M,P15F60HP2,M1FJ4,D8JBB80V,D1FL20U,UD2KB80,MV1012SC,KD16SF60A,P13F50HP2,P40B6SLK,ST60-40MF,ST20-27F2,SG10LC20USM,D240SC6M,P16B6SB,P140LF4QL,P25LA12SL,P140LF4QN,D6JBB60V,P39LF6QTKD,S10VT80,P23LA10SL,D1N80,KD16SF60S,KL3Z07,P105LF4QLK,P56LF6GMK,MV1001SC,DF30SC3ML,DF5VD60,SG30SC6M,M1FH3,S3V60,SF10K60M,KD3SF60E,G1VL8C,KP20NU11,P6B40HP2,D6FEC15ST,D15JAB80V,MG031E120004A,P46LF7R5SLK,KD16SF80,SG15SC6M,S10VTA60,M1FM3,D20FDC10ST,MG032A4207R5A,P54B4SN,D5FY10SY,SF5LC40UM,DE10SC4,MG073A,DL04-33F1,D1N60,D5FY10ST,KC3FB40H,P20LF4QTKD,D8JBB60V,D15XBN20,P8F50HP2,P6B52HP2,SF3L60U,D2SB60,P40F10SN,G1V(A)14C,P50LF4QTKD,D10JBB80V,M3FE40,P46LF7R5SNK,KD16SF60,LN15XB60H,P12LF10SLKD,SG20TC12M,M3FE60,G1V(A)15C,D5SBA60,P26B10SLK,ST02-30G1,KD8SF60,DF8L60US,KC5FB60HRT,DF15VD60,KU10S31NS,D3SB80,DL20B-27F2,MCZ5203SE,D3CE60VE,G1VL20C,SG5L20USM,LK25XB60,M1FL20U,D1FS6A,S20LC20UST,P1B52HP2,P25LF12SLK,DG1M3A,D25XB60,D15FY6ST,P25B6EB,P0R5B60HP2,MG060E075160A,ST04-39F1,LM30KBV60FR,P60B4EL,SF10L60MVM,S60JC10V,D5FE60,P14FE6SBK,D3SB60,D4F60,M1FE40,P105LF4QL,P40F12SN,SG20TC15M,S60SC6MT,D5CE6ST,D10JBB60V,DF15NC15,KU5S31NS,P24B4SBK,D6SBN20,P105LF4QN,D1FS4A,US15KB80R,D25XB80,P25LF12SNK,MS1003SH,D2S6M,SG15SC4M,P66F7R5SN,D40FDC15ST,UD4KB80,P3F60HP2,D30JCT120V,P1B90VX3K,P168LG10GN,D25FD60V,M1FE60,P7F60HP2,P12FE7R5SBK,DG1S6,P240FZ4QNKA,DG1S4,G1VL24C,ST20-30FY,D6FEC4ST,D20FD60LU,ST03D-82,DF20SC9M,P55F6EN,D2S4M,LL15XB60,DE5LC20U,P64LF6QN,P64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