適合大功率的CCM模式APFC電路設(shè)計(jì)

　　優(yōu)點(diǎn)：飽和點(diǎn)高，開(kāi)氣隙后，磁導(dǎo)率穩(wěn)定;

　　缺點(diǎn)：需要開(kāi)氣隙。另外，大都是環(huán)狀的。

　　在此說(shuō)明一下，環(huán)形鐵芯雖然繞線比較困難，沒(méi)有E型什么帶骨架的那種容易繞。但是環(huán)形鐵芯繞出來(lái)的電感分布電容小，對(duì)將來(lái)處理電磁兼容帶來(lái)了很多便利之處。E型的骨架繞線一般都是繞好幾層，層間電容比較大，對(duì)EMC產(chǎn)生不利影響。另外，開(kāi)氣隙的鐵芯，在氣隙處，銅損會(huì)變大(因?yàn)闅庀短幍穆┐旁阢~線上產(chǎn)生渦流損耗)。

　　下面我們就選擇一種環(huán)形磁粉芯來(lái)作為我們PFC電感的磁芯。我們上面已經(jīng)計(jì)算出了幾個(gè)參數(shù)：

　　輸入電流最大有效值：Iinrmsmax=Pin/Umin=652/85=7.67A

　　輸入電感電流最大峰值：ILpk=Iinrmsmax+0.5*Ihf=10.85+0.5*2.17=11.94A

　　升壓電感最小值：Lmin=(0.25*Uout)/(Ihf*fs)=(0.25*400)/(2.17*65KHz)=709uH

　　繼續(xù)計(jì)算：

　　線圈選擇電流密度為5A/平方毫米，可以計(jì)算出我們需要用的漆包線的線徑為：

　　2×SQRT(7.67/(5×3.14))=1.4毫米

　　因?yàn)檫@是按照最極限的輸入電壓，也就是說(shuō)按照最大的輸入電流時(shí)來(lái)計(jì)算的。所以電流密度取的裕量比較大。實(shí)際按照不同的成本要求，也可以把電流密度取大一些，比如此處取電流密度為8A/平方毫米的話，那么可以得到線徑為：

　　2×SQRT(7.67/(8×3.14))=1.1毫米

　　這也是可以接受的。

　　因?yàn)槭?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/CCM模式">CCM模式的工作方式，基波是低頻的半正弦波，在此處我們就不考慮趨膚效應(yīng)了。選用單根的漆包線就可以了。

　　常用的幾個(gè)公式：

　　LI=NΔBAe

　　L：電感量，I：電流，N：匝數(shù)，ΔB：磁感應(yīng)強(qiáng)度變化量，Ae：磁芯截面積

　　L=N×N×Al

　　Al：電感系數(shù)

　　H=0.4×3.14×N×I/Le

　　H：磁場(chǎng)強(qiáng)度，Le：磁路長(zhǎng)度

　　計(jì)算磁芯大小的方法有幾種，最常用的就是AP法，但實(shí)際上，因?yàn)榇欧坌镜拇艑?dǎo)率隨磁場(chǎng)強(qiáng)度變化較大，計(jì)算經(jīng)常需要迭代重復(fù)。另外，因?yàn)榇怒h(huán)的規(guī)格相對(duì)比較少。我們就不用AP法計(jì)算了。而是直接拿磁芯參數(shù)過(guò)來(lái)計(jì)算，幾次就可以得到需要的磁芯了。經(jīng)驗(yàn)越豐富，計(jì)算就越快了。

　　適合用來(lái)做PFC電感的磁粉芯主要有三類：鐵鎳鉬(MPP)、鐵鎳50(高磁通)、鐵硅鋁(FeSiAl)。其中，鐵鎳鉬粉芯的飽和點(diǎn)大概在B=0.6附近，而后兩者都可以達(dá)到1以上。　　此處，我們選用某國(guó)產(chǎn)的鐵硅鋁粉芯，下面是該粉芯的一些特性曲線圖：

　　從圖上可以看見(jiàn)，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度上升的時(shí)候，磁導(dǎo)率在下降。那么電感量也就會(huì)下降。所以，我們希望電感量在承受直流偏磁時(shí)不要跌落的太多，那么設(shè)計(jì)所選擇的磁場(chǎng)強(qiáng)度就不能太高。我們選用初始磁導(dǎo)率μ0=60的鐵硅鋁粉芯，那么可以從圖中看到，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng) 度為100Oe時(shí)，磁導(dǎo)率還有原來(lái)的42%，而當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度為100Oe時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5T，遠(yuǎn)未到飽和點(diǎn)。我們就把設(shè)計(jì)最大磁場(chǎng)強(qiáng)度定為 100Oe。

　　那么根據(jù)