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【48812】专家解析:PFC电感核算解析

发布时间:2024-08-10 19:09:35 | 作者: 92993环球直播网


  输入电网电压一般都有必定的改变规模(Uin±Δ%),为了输入电流很好地盯梢输入电压,Boost级的输出电压应当高于输入最高电压的峰值,但由于功率耐压由输出电压决议,输出电压一般是输入最高峰值电压的1.05~1.1倍。例如,输入电压220V,50Hz沟通电,改变规模是额定值的20%(Δ=20),最高峰值电压是220×1.2×1.414=373.45V。输出电压可以再一次进行挑选390~410V。

  电感应当在最大电流时防止饱满。最大沟通输入电流发生在输入电压最低,一起输出功率最大时

  由功率器材,功率和功率等级等要素决议。例如输出功率1.5kW,功率管为MOSFET,开关频率70~100kHz。

  从上式可见,假如Uo选取较低,在最高输入电压峰值时对应的占空度十分小,由于功率开关的开关时刻约束(不然下降开关频率),或许输入电流不能盯梢输入电压,形成输入电流的THD加大。

  由于Boost电感直流重量很大,磁芯损耗小于铜损耗,饱满磁通密度约束最大值。为确保在最大输入电流时磁芯不饱满,应当有

  其间kw=0.3~0.5窗口填充系数,也称为窗口利用系数。BB/(1+k)。由此挑选磁芯。

  输出功率在1kW以上,一般都会选用气隙磁芯。因环形磁粉芯价格高,且加工困难,本钱高。可是气隙磁芯在气隙邻近边际磁通穿过线圈,形成附加损耗,这在工艺上应当留意的。

  Boost功率开关零电流导通,电感电流线性上升。当峰值电流到达盯梢的参阅电流(正弦波)时开关关断,电感电流线性下降。当电感电流下降到零时,开关再次导通。假如彻底盯梢正弦波,依据电磁感应规律有

  其间:Ui、Ii为输入电压和电流有用值。在必定输入电压和输入功率时,Ton是常数。当输出功率和电感必守时,导通时刻Ton与输入电压Ui的平方成反比。

  可见,输出电压Uo必定大于输入电压Uip,假如输出电压挨近输入电压,在输入电压峰值邻近截止时刻远大于导通时刻,开关周期很长,即频率很低。

  假如首要决议最低输入电压(Uimin)对应的导通时刻为TonL,最高输入电压(Uimax)的导通时刻为

  假如咱们。输出电压进步到410V,最低输入电压时开关周期为25.45μs,开关频率为39.3kHz。15°时为11.864μs,开关周期为84.5kHz。输入最高电压峰值时,周期为49.2μs,开关频率为20.3kHz。频率改变规模大为削减。即便在输入电压过零处,截止时刻趋近零,开关频率约为100kHz。最高频率约为最低频率只要5倍。而在383V输出电压时,却为18倍。

  经过以上核算可以正常的看到,进步输出电压,开关频率改变规模小,有利于输出滤波。可是功率管和整流二极管要更高的电压定额,导通损耗和开关损耗添加。因而,220V±20%沟通输入,一般挑选输出电压为410V左右。110V±20%沟通输入,输出电压挑选210V。

  为防止音频噪声,在输入电压规模内,开关频率应在20kHz以上。从以上剖析可知,在最高输入电压峰值时,开关频率最低。故假定在最高输入电压峰值的开关周期为50μs.由式(11)求得

  由于导通时刻随输入电压平方成反比,因而应当在最低电压下挑选磁芯尺度,只要在最低输入电压峰值时防止饱满。

  其间:N-电感线圈匝数;Ae-磁芯有用截面积;BmBs(100)-最大磁通密度,为削减损耗,挑选饱满磁感应的70%。

  例:输入220V±20%,输出功率200W,选用临界接连。假定功率为0.95.

  设输出电压为410V,最高输入电压时最低频率为20kHz。即周期为50μs,因而,导通时刻为

  由图得到磁导率为60,H=21Oe,磁导率下降到90%,为了在给定峰值电流时坚持给定电感量,需添加匝数为

  满意规划的基本要求。最高电压时开关频率进步大约1%。应当留意到这儿运用的是均匀电流,实践峰值电流大一倍,最大磁场强度大一倍,从图上得到磁导率下降到80%,磁场强度从零到最大,均匀磁导率为(0.8+1)/2=0.9,挨近0.88。