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電子發燒友網>電子資料下載>電源技術>開關電源PFC電感的計算資料下載

開關電源PFC電感的計算資料下載

2021-04-03 | pdf | 246.52KB | 次下載 | 5積分

資料介紹

對于很多工程師來說開關電源PFC電感的計算比較懵,今天我對臨界模式下的PFC做了一下簡單的推導,我覺得比反激正激變壓器要更好更容易計算,也更好理解。 好了我們一起進入正題 我們要計算就得找切入點,我們都知道升壓PFC我們計算都是在最低輸入交流電壓下,電壓波峰時來計算。 我們為什么找這個點?因為這個點是最特殊的,最方便計算的,因為它在這個時候剛好是頻率最低的地方也就是,也是我們最容易飽和的地方。 1、在這個點(最低輸入電壓波峰處)計算既有特殊性(頻率最低)容易計算。 2、在這個點(最低輸入電壓波峰處)又是磁芯的磁通密度最大的時候這樣算出來能保證整個范圍不飽和。 對于第二點我們很好理解,請看下圖,以及下面的圖和公式一起分析。 磁通密度公式 最大磁通密度Bmax不超過限值磁芯就不會飽和,如果一個電感確定之后,Ae、Np和Lp都是固定了的。所以不B值的公式僅僅與Ip有關。 我們再看下上面的圖片,首先由于PFC把電流波形整形后,電流波形與電壓波形跟隨,我們能一眼看出在這個電壓波峰值時就是電流的波峰值。 然后,由于輸出功率一定(比如額定功率),電壓越高電流就越低,電壓越低電流就越高,所以電流在最低交流輸入電壓的時候是最高的。 根據上述分析很容易判斷出,最高峰值電流一定是在,最低交流輸入時的波峰處。 至此,第2點就證明出來了。 下面我們再來證明第1點是否正確,對于第1點的證明稍微復雜一點,不過不要緊我們一步步來。 PFC的最低開關頻率實際上是由電感來決定的。 我們假設一個PFC開關電源輸入電壓Vin為Vac,在開關MOS VT1導通時,PFC升壓電感T兩端的電壓是Von,當開關MOS VT1關斷時電感T兩端的電壓是Voff,輸出電壓為Vo,波峰處的峰值電流為Ipk(關于在額定負載下Ipk只要輸入電壓固定了Ipk就固定了)。 我們寫一下簡單的關系式。 輸入電壓中取一個整流后的饅頭波,Vin與時間t的函數關系,輸入電流與時間的函數關系。 根據電感電流電壓時間的關系可得 Ipk是工頻點的最高峰值電流,Vac是最低輸入交流電壓,L是電感量,實際上可以看出導通時間Ton是固定不變的。 對于Ton有代數公式了,我們只要把Toff的代數公式求出來就可以把頻率f的代數公式求出。 根據公式四和公式五可以得出頻率的代數關系 由于Vac是最低輸入交流電壓是固定的,L是電感量是固定的,Pin為輸入功率基本也是固定的,我們看一下,當θ=π/2時,sinθ=1,分子最小,而分母最大,此時頻率最低,當θ=0時,sinθ=0,分子最大,分母最小,此時頻率最高。 到此時我們第1點就證明出來了。 1、在這個點(最低輸入電壓波峰處)計算既有特殊性(頻率最低)容易計算。 2、在這個點(最低輸入電壓波峰處)又是磁芯的磁通密度最大的時候這樣算出來能保證整個范圍不飽和。 所以我們在最低輸入電壓下的波峰位置來計算PFC電感是最方便的。 建議上面的推導過程的這2點,只要知道結構就行沒必要太糾結,直接在這個點計算電感量就好了。 我們下面開始計算PFC電感的電感量 首先計算出Ipk,功率/電壓 乘以根號下2 就是工頻峰值電流 D,就是Boost的占空比一樣的方法 Ton、當然還有自己預設最低工作頻率fs_min 下面直接根據功率的公式,再引入電感量來列出公式 Pin=Vin_min*I 我們在I中引入電感的參數 先把高頻的峰值電流Ip計算一下 由于是CRM模式所以工頻峰值電流剛好就是高頻峰值電流的一半 Ip=2*Ipk Ipk=Ip/2 然后計算有效值電流 有效值電流就是工頻峰值電流除以根號下2 然后再根據功率計算公式
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