Assemblage de carte de puissance PFC | Électronique de correction du facteur de puissance

Les assemblages de cartes de puissance PFC mettent en œuvre une correction active du facteur de puissance, atteignant un FP >0,99 tout en réduisant la distorsion harmonique à un THD <5%, conformément aux normes EN 61000-3-2, IEEE 519 et aux normes mondiales de qualité de l'énergie pour les alimentations de serveurs (1-3kW), les infrastructures de télécommunications (1-5kW), les équipements industriels (2-10kW+) et les convertisseurs à l'échelle du réseau nécessitant une interface réseau optimisée, une pollution harmonique minimale et un rendement élevé (>95%) pour un fonctionnement fiable sur des millions de cycles de commutation.

Chez APTPCB, nous fournissons des services d'assemblage PFC spécialisés, mettant en œuvre des topologies boost, entrelacées et sans pont, avec une expertise en énergie électrique. Nos capacités prennent en charge le PFC monophasé et triphasé sur des plages de puissance allant de 300W à 100kW+, avec des tests harmoniques complets validant la conformité aux normes internationales de qualité de l'énergie.

Atteindre un facteur de puissance élevé et un faible THD

Les circuits PFC actifs façonnent les formes d'onde du courant d'entrée pour suivre la tension d'entrée, atteignant un facteur de puissance proche de l'unité (généralement >0,99) et une faible distorsion harmonique totale (généralement <5%). Cela dépasse significativement les performances des PFC passifs (<0,7 PF, >30% THD) et répond aux exigences réglementaires strictes, tout en améliorant l'efficacité du système et en permettant une charge de puissance plus élevée sur l'infrastructure électrique du bâtiment.

Chez APTPCB, nos services d'assemblage mettent en œuvre des topologies PFC optimisées atteignant les objectifs de qualité de l'énergie.

Exigences clés de performance PFC

Topologie PFC Boost

Fonctionnement en mode de conduction continue (CCM) maintenant un courant d'entrée sinusoïdal à la puissance nominale avec une fiabilité des composants de qualité électronique automobile
Contrôle en mode courant moyen utilisant des contrôleurs PFC dédiés (UCC28070, L6563, NCP1654)
Régulation du bus DC maintenant une tension de sortie de 380-400VDC malgré les variations d'entrée et de charge
Conception de l'inductance équilibrant le courant d'ondulation, l'efficacité et la taille physique
Sélection de MOSFET et de diodes haute tension supportant 600-800V avec des marges adéquates
Optimisation de l'efficacité atteignant >95% à charge nominale grâce à la sélection des composants et à la disposition

Implémentation PFC entrelacée

Fonctionnement multiphase (généralement 2-4 phases) réduisant l'ondulation du courant d'entrée et les EMI
Délestage de phase à faibles charges améliorant l'efficacité sur toute la plage de charge
Partage de courant assurant une charge équilibrée entre les phases parallèles
Réduction des contraintes sur les composants en répartissant la puissance sur plusieurs semi-conducteurs
Conception magnétique compacte utilisant des inductances couplées réduisant la taille et le poids
Circuits intégrés de contrôle avancés gérant le timing d'entrelacement et l'équilibrage du courant

Gestion de la commutation haute fréquence et des EMI

Les convertisseurs PFC fonctionnent à des fréquences de commutation de 50 à 150 kHz, ce qui nécessite une disposition soignée du PCB minimisant l'inductance parasite, un filtrage EMI complet respectant les normes d'émissions conduites, et une gestion thermique traitant des kilowatts de puissance de débit. Une conception inadéquate entraîne des EMI excessives, des pertes de commutation ou une surchauffe des composants, compromettant les performances et la fiabilité.

APTPCB met en œuvre des dispositions optimisées pour les hautes fréquences, supportant un fonctionnement PFC fiable.

Conception clé haute fréquence

Optimisation de la disposition du PCB

Inductance de boucle de commutation minimisée réduisant les oscillations et les dépassements de tension
Traces larges dans les chemins à courant élevé minimisant les pertes résistives
Distribution du plan de masse fournissant des chemins de retour à faible impédance
Placement des composants maintenant les circuits de commande de grille proches des commutateurs
Réseaux de vias thermiques transférant la chaleur des composants de puissance
Construction multicouche avec des plans d'alimentation distribuant le courant

Gestion des EMI

Coordination du filtre d'entrée avec l'étage PFC pour une conformité globale aux émissions
Bobine d'arrêt de mode commun après le PFC réduisant le bruit haute fréquence
Circuits snubber contrôlant les oscillations et réduisant les émissions rayonnées
Blindage si nécessaire pour isoler la section PFC des circuits sensibles
Tests de pré-conformité identifiant les problèmes d'EMI pendant le développement
Tests de validation confirmant la conformité avec EN 55022 et FCC Part 15

PFC Power Board

Implémentation de systèmes PFC triphasés

Les applications de forte puissance (>10kW) utilisent souvent des PFC triphasés offrant une charge équilibrée sur les alimentations triphasées, une contrainte réduite sur les composants par phase et une efficacité améliorée. Les implémentations triphasées nécessitent une détection de la séquence de phases, un contrôle de courant équilibré et une coordination entre les phases pour atteindre les objectifs globaux de qualité de l'énergie.

APTPCB assemble des systèmes PFC triphasés prenant en charge les applications industrielles et utilitaires.

Implémentation triphasée clé

Options de topologie

Redresseur de Vienne (élévateur à trois niveaux) réduisant la contrainte de tension de commutation à Vdc/2
Topologie élévatrice à six interrupteurs offrant un contrôle flexible et une capacité bidirectionnelle
Redresseur suisse minimisant le nombre d'interrupteurs, réduisant ainsi les coûts et la complexité
Conceptions multiphases entrelacées distribuant la puissance sur plusieurs étages
Complexité de contrôle nécessitant une implémentation DSP ou FPGA
Détection de courant pour chaque phase permettant un contrôle de courant équilibré

Coordination du système

Détection de la séquence de phases identifiant la rotation A-B-C pour un contrôle approprié
Minimisation du courant neutre grâce à un fonctionnement équilibré sur toutes les phases
Régulation de la tension du bus DC maintenant une sortie constante malgré les variations triphasées
Gestion des défauts coordonnant entre les phases lors de conditions de perte de phase ou de déséquilibre
Interfaces de communication rapportant l'état et les métriques de qualité de l'énergie
Protection complète prévenant les dommages lors de conditions de réseau anormales

Assurer la conformité harmonique et les tests

La validation du PFC nécessite une analyse harmonique confirmant la conformité avec EN 61000-3-2 (équipement <16A), IEEE 519 (interconnexion au réseau), ou IEC 61000-3-12 (équipement >16A) mesurant les amplitudes harmoniques individuelles jusqu'à la 40ème harmonique (2kHz). Des tests complets préviennent la non-conformité nécessitant une itération de conception et valident les performances sur les variations de tension d'entrée, de puissance de sortie et de charge.

APTPCB offre des capacités de test harmonique dédiées.

Tests harmoniques clés

Mesure de conformité

Analyseur harmonique mesurant les amplitudes de courant harmonique individuelles selon les normes
Mesure du facteur de puissance et du facteur de puissance de déplacement quantifiant les performances
Calcul du THD (Distorsion Harmonique Totale) sommant le contenu harmonique validant les objectifs de <5-10%
Tests sur la plage de tension d'entrée (85-265VAC) confirmant la conformité aux extrêmes
Tests de balayage de charge de 25 à 100% validant les performances harmoniques sur toute la plage
Tests de température garantissant le maintien des performances malgré les variations ambiantes

Validation de la qualité de l'énergie

Mesure du courant et de la tension RMS caractérisant les caractéristiques de puissance d'entrée
Capture de forme d'onde visualisant le courant et la tension d'entrée pour l'analyse
Tests transitoires validant la réponse aux échelons de charge et aux variations d'entrée
Mesure d'efficacité sur les points de fonctionnement confirmant des objectifs >95%
Test de temps de maintien mesurant la décroissance de la tension du bus DC pendant une interruption d'entrée
Tests de stabilité à long terme validant le fonctionnement soutenu tout en maintenant les spécifications

Prise en charge des applications serveur et industrielles

Les systèmes PFC desservent diverses applications de haute puissance, y compris les alimentations de serveurs de centres de données (configurations redondantes 1+1 ou 2+2), les redresseurs de télécommunications (infrastructure 48V DC), les entraînements de moteurs industriels (bus DC 400-800V) et les onduleurs connectés au réseau (solaire, stockage d'énergie) nécessitant des optimisations spécifiques à l'application en matière de redondance, de communications, de classifications environnementales et de fonctionnalités.

APTPCB prend en charge les applications PFC haute puissance avec une fabrication spécialisée.

Exigences clés des applications

Alimentation des serveurs de centres de données

Haute efficacité (>95% à 50% de charge) réduisant les coûts de refroidissement et le PUE
Haute densité de puissance (>20W/in³) maximisant la densité des serveurs
Capacité de remplacement à chaud permettant le remplacement sur site sans arrêt du système
Communication PMBus fournissant des interfaces de télémétrie et de contrôle
Temps de maintien (>10ms) maintenant le fonctionnement pendant de brèves perturbations du réseau
Configurations redondantes (N+1) assurant la disponibilité malgré une défaillance unique

Industriel et Télécom

Large plage de température de fonctionnement (-40 à +70°C) survivant aux environnements non conditionnés
Construction robuste résistant aux vibrations et aux chocs
Capacité d'entrée triphasée pour les installations de haute puissance (>5kW)
Coordination de la batterie de secours permettant une transition transparente pendant les pannes
Protocoles de communication (Modbus, CANbus) s'intégrant aux systèmes de contrôle
Longue durée de vie (15-20 ans) correspondant aux attentes des équipements d'infrastructure

Grâce à des conceptions optimisées pour les applications et une fabrication flexible coordonnée avec les services de support, APTPCB permet aux fabricants de cartes d'alimentation PFC de servir les marchés des centres de données, des télécommunications et de l'industrie.

Fourniture de fabrication en volume

La production de cartes d'alimentation PFC exige un équilibre entre performance, fiabilité et coût, répondant aux attentes du marché tout en atteignant les spécifications de qualité et d'efficacité de l'énergie. L'optimisation de la fabrication par l'automatisation, le contrôle des processus et la gestion de la chaîne d'approvisionnement permet des prix compétitifs tout en maintenant les normes de qualité.

APTPCB assure une fabrication PFC rentable grâce à des processus éprouvés.

Excellence de la production

Capacités de fabrication

Assemblage automatisé gérant les composants à courant élevé et le placement de précision
Tests en ligne validant la fonctionnalité avant la caractérisation complète
Tests de conformité harmonique sur les échantillons de production assurant une conformité continue
Tests thermiques confirmant que les conceptions maintiennent les températures dans les conditions nominales
Contrôle statistique des processus pour surveiller les rendements et identifier les opportunités d'amélioration
Capacité de volume supportant des milliers d'unités par mois avec une qualité constante

Grâce à des capacités de fabrication complètes et des systèmes de qualité coordonnés avec les procédures d'inspection finale de la qualité, APTPCB permet aux fabricants de PFC de déployer des produits répondant aux normes mondiales de qualité de l'énergie dans diverses applications de haute puissance.