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PFC 电路简介及设计计算 传统的工频交流整流电路，因为整流桥后面有一个大的；要设计一个功率因数校正电路， 首先我们要给出我们的；已知参数：；交流电源的频率fac——50Hz 最低交流电压有效；开 关频率fs——65KHz输出电压纹波峰峰值Vo；那么我们可以进行如下计算：；1，输出电流 Iout Pout/Udc 600/；2，最大输入功率Pin Pout/η 600/0；3，输入电流最大有效 传统的工频交流整流电路，因为整流桥后面有一个大的电解电容来稳定输出电压，所以 使电网的电流波形变成了尖脉冲，滤波电容越大，输入电流的脉宽就越窄，峰 值越高，有 效值就越大。这种畸变的电流波形会导致一些问题，比如无功功率增加、电网谐波超标造成 干扰等。功率因数校正电路的目的，就是使电源的输入电流波 形按照输入电压的变化成比 例的变化。使电源的工作特性就像一个电阻一样，而不在是容性的。目前在功率因数校正电 路中，最常用的就是由BOOST 变换器构成 的主电路。而按照输入电流的连续与否，又分 为DCM、CRM、CCM模式。DCM模式，因为控制简单，但输入电流不连续，峰值较高， 所以常用在小功率场 合。CCM模式则相反，输入电流连续，电流纹波小，适合于大功率场 合应用。介于DCM和CCM之间的CRM称为电流临界连续模式，这种模式通常采用变频率 的控制方式，采集升压电感的电流过零信号，当电流过零了，才开通MOS管。这种类型的 控制方式，在小功率PFC 电路中非常常见。 今天我们主要谈适合大功率场合的CCM模式 的功率因数校正电路的设计。 要设计一个功率因数校正电路，首先我们要给出我们的一些设计指标，我们按照 一个输出500W 左右的APFC 电路来举例： 已知参数： 交流电源的频率fac——50Hz 最低交流电压有效值Umin——85Vac 最高交流电 压有效值Umax——265Vac 输出直流电压Udc——400VDC 输出功率Pout—— 600W 最差状况下满载效率η——92% 开关频率fs——65KHz 输出电压纹波峰峰值Voutp-p——10V 那么我们可以进行如下计算： 1，输出电流Iout Pout/Udc 600/400 1.5A 2，最大输入功率Pin Pout/η 600/0.92 652W 3，输入电流最大有效值Iinrmsmax Pin/Umin 652/85 7.67A 4，那么输入电流有效值峰值为Iinrmsmax*1.414 10.85A 5，高频纹波电流取输入电流峰值的20%，那么Ihf 0.2*Iinrmsmax 0.2*10.85 2.17A 6，那么输入电感电流最大峰值为： ILpk Iinrmsmax+0.5*Ihf 10.85+0.5*2.17 11.94A 7，那么升压电感最小值为 Lmin (0.25*Uout)/(Ihf*fs) (0.25*400)/(2.17*65KHz) 709uH 8， 输出电容最小值为： Cmin Iout/(3.14*2*fac*Voutp-p) 1.5/(3.14*2*50*10) 477.7uF，实际电路中 还要考 虑holdup时间，所以电容容量可能需要重新按照holdup的时间要求来重新计算。 实际的电路中，我用了1320uF，4 只330uF 的并联。 有了电感量、有了输入电流，我们就可以设计升压电感了！ PFC 电路的升压电感的磁芯，我们可以有多种选择：磁粉芯、铁氧体磁芯、开了 气隙的非晶/微晶合金磁芯。这几种磁芯是各有优缺点，听我一一道来。 磁粉芯的优点是，μ值低，所以不用额外再开气隙了。气隙平均，漏磁小，电磁 干扰比较低，不易饱和。缺点是，基本是环形的，绕线比较困难，不过目前市场 上也出现了EE型的。另外，μ值随磁场强度的增加会下降。设计的时候需要反 复迭代计算。 铁氧体磁芯的优点是损耗小，规格多，价格便宜，开了气隙后，磁导率稳定。缺 点是需要开气隙，另外饱和点比较低，耐直流偏磁能力比较差。 非晶/微晶合金的优点是饱和点高，开气隙后，磁导率稳定。同样缺点是需要开 气隙。另外，大都是环状的。 在 此说明一下，环形铁芯虽然绕线比较困难，没有E型什么带骨架的那种容易 绕。但是环形铁芯绕出来的电感分布电容小，对将来处理电磁兼容带来了很多便 利之处。E型的骨架绕线一般都是绕好几层，那么层间电容比较大，对EMC产 生不利影响。另外，开气隙的铁芯，在气隙处，铜损会变大。因为气隙处的漏磁 在铜线上产生 涡流损耗。 下面我们就选择一种环形磁粉芯来作为我们PFC 电 感的磁芯。我们上面已经计算出了几个参