詳解PFC電感的計(jì)算

中心議題：

　　Boost功率電路的PFC連續(xù)工作模式的基本關(guān)系

　　臨界連續(xù)Boost電感設(shè)計(jì)

　　通常Boost功率電路的PFC有三種工作模式：連續(xù)、臨界連續(xù)和斷續(xù)模式。控制方式是輸入電流跟蹤輸入電壓。連續(xù)模式有峰值電流控制，平均電流控制和滯環(huán)控制等。本文介紹Boost功率電路的PFC連續(xù)工作模式的基本關(guān)系及臨界連續(xù)Boost電感設(shè)計(jì)。

　　連續(xù)模式的基本關(guān)系

　　1. 確定輸出電壓Uo

　　輸入電網(wǎng)電壓一般都有一定的變化范圍(Uin±Δ%)，為了輸入電流很好地跟蹤輸入電壓，Boost級(jí)的輸出電壓應(yīng)當(dāng)高于輸入最高電壓的峰值，但因?yàn)楣β誓蛪河奢敵鲭妷簺Q定，輸出電壓一般是輸入最高峰值電壓的1.05~1.1倍。例如，輸入電壓220V，50Hz交流電，變化范圍是額定值的20%(Δ=20)，最高峰值電壓是220×1.2×1.414=373.45V。輸出電壓可以選擇390~410V。

　　2. 決定最大輸入電流

　　電感應(yīng)當(dāng)在最大電流時(shí)避免飽和。最大交流輸入電流發(fā)生在輸入電壓最低，同時(shí)輸出功率最大時(shí)

　　其中： Uimin -最低輸入電壓;η-Boost級(jí)效率，通常在95%以上。

　　3. 決定工作頻率

　　由功率器件，效率和功率等級(jí)等因素決定。例如輸出功率1.5kW，功率管為MOSFET，開關(guān)頻率70~100kHz。

　　4. 決定最低輸入電壓峰值時(shí)最大占空度

　　因?yàn)檫B續(xù)模式Boost變換器輸出Uo與輸入U(xiǎn)in關(guān)系為 ，所以

　　從上式可見，如果Uo選取較低，在最高輸入電壓峰值時(shí)對(duì)應(yīng)的占空度非常小，由于功率開關(guān)的開關(guān)時(shí)間限制(否則降低開關(guān)頻率)，可能輸入電流不能跟蹤輸入電壓，造成輸入電流的THD加大。

　　5. 求需要的電感量

　　為保證電流連續(xù)，Boost電感應(yīng)當(dāng)大于

　　其中：，k=0.15~0.2。

　　6. 利用AP法選擇磁芯尺寸

　　根據(jù)電磁感應(yīng)定律，磁芯有效截面積

　　如果電感是線性的，有

　　因?yàn)锽oost電感直流分量很大，磁芯損耗小于銅損耗，飽和磁通密度限制最大值。為保證在最大輸入電流時(shí)磁芯不飽和，應(yīng)當(dāng)有

　　因此，面積乘積

　　其中kw=0.3~0.5窗口填充系數(shù)，也稱為窗口利用系數(shù)。B《B/(1+k)。由此選擇磁芯。

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　　輸出功率在1kW以上，一般采用氣隙磁芯。因環(huán)形磁粉芯價(jià)格高，且加工困難，成本高。但是氣隙磁芯在氣隙附近邊緣磁通穿過線圈，造成附加損耗，這在工藝上應(yīng)當(dāng)注意的。