An investigation of the boost inductor volume applied to PFC converters

Abstract

In this paper is investigated the magnetic volume in a single-phase PFC boost converter with universal line input, taking into account the trade-offs between switching frequency, input current ripple and the generated differential mode noise, complying the IEC 61000-3-2 and CISPR 22 standards. The analysis is carried out considering that the boost inductor is built with a low-cost powder core material and with a single layer coil. This arrangement has been shown as a suitable layout for this application when constraints such as power density, leakage capacitances, irradiated noise and costs are taking into account. It is shown that an appropriate selection of the pair: switching frequency and input current ripple, during design procedure, can bring magnetic volume reduction when compared with the commonly adopted values for the mentioned variables.

EMI conduzida gerada por conversores estáticos aplicados à correção do fator de potência

“…Logo, é correto afirmar que este tipo de ruído tem forte dependência na forma de onda da corrente de entrada. Devido ao fato da etapa PFC ser a responsável pela definição da ondulação e da freqüência da corrente de entrada (através do projeto do indutor boost), pode-se dizer que, esta etapa é a principal responsável pela geração de ruído conduzido DM que será injetado na rede elétrica, conforme afirma (Pieniz et al, 2006) e (Zientarski et al, 2009). Tal ruído circula sobreposto à própria corrente de alimentação do equipamento.…”

“…Estes filtros são conhecidos como π balanceado e múltiplo π, de acordo com (Shih et al, 1996), (Pieniz et al, 2006) e . A principal característica desses filtros é a presença de um único indutor acoplado que atua tanto sobre o ruído DM, através da indutância de dispersão das bobinas, como sobre o CM através da impedância do indutor acoplado.…”

“…Para o projeto do filtro π balanceado ou o múltiplo π, foram seguidos os passos mostrados por (Pieniz et al, 2006) e nico que entra na faixa da norma de interferência eletromagnética é a frequência de pior caso, ou seja, a necessidade de atenuação máxima para atingir conformidade com a norma. Com esse harmônico critico, traça-se uma reta, com inclinação determinada pela ordem do filtro, a partir do valor de pico do harmônico crítico em direção à origem, até uma linha imaginária paralela ao eixo das frequências, que parte do limite da norma.…”

“…Com a frequência de corte do ruído DM e com as equações (2) a (5), apresentadas em (Pieniz et al, 2006), determina-se o valor do indutor DM para o filtro π ou múltiplo π.…”

“…No entanto, na esta indutância não foi ilustrada na Figura 15. Portanto, tal indutância é obtida da dispersão do indutor L C , e é aproximadamente de 0,5 a 2 % da indutância do indutor acoplado, como afirma (Pieniz et al, 2006). Logo, o indutor, L CM , é estimado e os capacitores C Y são escolhidos aleatoriamente até atenuação do ruído.…”