Prototype Active Power Factor Correction 200W By using FAN7527B Controller

โครงงานต้นแบบวงจรปรับค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้าแบบแอกทีฟ (Active Power Factor Correction) โดยใช้ไอซีเบอร์ FAN7527B ขนาด 8 ขาที่สามารถต่อใช้งานด้วยอุปกรณ์ต่างๆ ไม่มากนัก เหมาะกับการนำไปใช้กับการจ่ายกำลังไฟฟ้าที่ไม่สูง อย่างวงจรขับมอเตอร์ขนาดเล็ก, แหล่งจ่ายไฟเลี้ยงสวิตชิ่งและบัลลาสอิเล็กทรอนิกส์ เป็นต้น ซึ่งในบอร์ดต้นแบบนี้ใช้อุปกรณ์บางตัวจากบอร์ดสวิตช์เพาเวอร์ซัพพลายอื่นก่อน เพื่อทดลองการทำงานได้เร็วขึ้นและสามารถปรับแต่งวงจรในส่วนต่างๆ ให้ทำงานได้ตามที่ต้องการ

ในรูปที่ 1 และรูปที่ 2 แสดงลักษณะของบอร์ดต้นแบบที่ประกอบเสร็จสำหรับการทดลอง โดยจะประกอบบนแผ่นวงจรพิมพ์อเนกประสงค์ (PCB) และใช้การโยงสายไฟบางส่วนที่มีระยะห่างระหว่างกันและในรูปที่ 2 เป็นลักษณะของตัวไอซี FAN7527B ที่ใช้ในบอร์ดต้นแบบ

รูปที่ 3 แสดงลักษณะของตัวเหนี่ยวนำ (Boost inductor) บูทคอนเวอร์เตอร์หลัก ซึ่งจะมีขดลวดช่วยจ่ายไฟ (Auxiliary winding) ที่พันร่วมบนแกนเดียวกันอีก 1 ชุด โดยตัวเหนี่ยวนำตัวนี้ จะนำมาจากบอร์ดแหล่งจ่ายไฟสวิตชิ่งเก่าซึ่งมีวงจรปรับค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้าและถอดมาใช้ในการทดลองโครงงานครั้งนี้

ในรูปที่ 4 ถึงรูปที่ 6 แสดงเครื่องมือและอุปกรณ์ที่ใช้ในการทดลอง โดยกระแสเอาต์พุตของวงจรจะใช้แคล้มมิเตอร์สำหรับในการวัดค่า ใช้ตัวต้านทานค่าคงที่เป็นโหลดที่ประมาณ 500 โอห์ม 60 วัตต์ และกำหนดแรงดันเอาต์พุตไว้ที่ 370VDC

ในรูปที่ 7 และรูป 8 เป็นการทดลองที่ 1 โดยการป้อนแรงดันอินพุตที่ประมาณ 90VAC/50Hz สำหรับเป็นการทดลองค่าแรงดันอินพุตต่ำ จากนั้นให้วงจรจ่ายกระแสโหลดที่ 620mA (ประมาณ 200 วัตต์) และสังเกตผลที่เกิดขึ้น

รูปที่ 9 และรูปที่ 10 แสดงผลที่ได้จากการทดลองที่ 1 ค่าแรงดันเอาต์พุตลดลงเมื่อเทียบขณะวงจรสแตนบาย โดยให้วงจรจ่ายกระแสโหลดที่ 620mA และรับแรงดันอินพุตที่ประมาณ 90VAC สำหรับสัญญาณขับขาเกตของเพาเวอร์มอสเฟตดังรูปที่ 10

รูปที่ 11 และรูป 12 เป็นการทดลองที่ 2 โดยการป้อนแรงดันอินพุตที่ประมาณ 220VAC/50Hz เป็นการทดลองค่าแรงดันอินพุตปกติทั่วไป และให้วงจรจ่ายกระแสโหลดที่ 660mA (ประมาณ 200 วัตต์) และสังเกตผลที่เกิดขึ้น

สำหรับรูปที่ 13 และรูปที่ 14 แสดงผลที่ได้จากการทดลองที่ 2 ค่าแรงดันเอาต์พุตคงที่ เมื่อเทียบขณะวงจรสแตนบาย โดยวงจรยังจ่ายกระแสโหลดที่ 660mA และรับแรงดันอินพุตที่ประมาณ 220VAC และสัญญาณขับขาเกตของเพาเวอร์มอสเฟตเปลี่ยนแปลงดังรูปที่ 14

ในรูปที่ 15 และรูปที่ 16 เป็นการทดลองเพิ่มเติมภายหลังของการวัดสัญญาณแรงดัน (CH1) และกระแสอินพุต (CH2) เพื่อเปรียบเทียบความแตกต่างเมื่อใช้และไม่ใช้วงจรปรับค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้า โดยทดลองที่ค่าแรงดันอินพุตประมาณ 90VAC

สำหรับโครงงานวงจรปรับค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้าแบบแอกทีฟนี้ เป็นการนำไอซีเบอร์ FAN7527B มาใช้งาน ซึ่งการต่อวงจรไม่ยากมากนักและมีข้อมูลบนเว็บไซต์ต่างๆ ที่สามารถศึกษาเพิ่มเติมได้หลายแหล่ง สำหรับโครงงานนี้คงจะเป็นอีกแบบหนึ่งของการต่อวงจร การทดลองและผลการทำงาน ที่จะช่วยให้ผู้อ่านสามมารถศึกษาและทำความเข้าใจไอซีเบอร์นี้ได้ง่ายขึ้น

Reference

1. https://www.onsemi.com/pdf/datasheet/fan7527b-d.pdf
2. https://www.onsemi.jp/pub/collateral/an-4121jp.pdf
3. https://www.farnell.com/datasheets/1717150.pdf
4. https://www.mouser.com/datasheet/2/149/FAN7527B-92344.pdf
5. https://www.digikey.com/htmldatasheets/production/64121/0/0/1/fan7527b.html
6. https://www.eetimes.com/voltage-mode-crm-pfc-for-lighting-offers-higher-efficiency-improves-reliability/