高频开关电源设计与应用实例

2020-04-03 01:39字体:
  

  功率因数校正电道的方针,便是使电源的输入电流波形遵从输入电压的变革成比例的变革。使电源的职责性子就像一个

  目前正在功率因数校正电道中,最常用的便是由BOOST变换器组成的主电道。而遵从输入电流的连气儿与否,又分为DCM、CRM、CCM形式。DCM形式,由于独揽纯洁,但输入电流不连气儿,峰值较高,因此常用正在小功率形势。CCM形式则相反,输入电流连气儿,电流纹波小,适合于大功率形势运用。介于DCM和CCM之间的CRM称为电流临界连气儿形式,这种形式平常采用变频率的独揽式样,搜集升压电感的电流过零信号,当电流过零了,才开通MOS管。这品种型的独揽式样,正在小功率PFC电道中很是常睹。

  要打算一个功率因数校正电道,起初咱们要给出咱们的少少打算目标,咱们遵从一个输出500W操纵的APFC电道来举例:

  PFC电道的升压电感的磁芯,咱们可能有众种拔取: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弊端,听我逐一道来。

  磁粉芯的长处是,μ值低,因此无须特别再开气隙了。气隙均匀,漏磁小,电磁作梗对照低,不易饱和。弊端是,根本是环形的,绕线对照贫穷,不外目前市集上也产生了EE型的。其余,μ值随磁场强度的扩大会低重。打算的光阴须要一再迭代算计。

  铁氧体磁芯的长处是损耗小,规格众,价钱省钱,开了气隙后,磁导率安闲。弊端是须要开气隙,其余饱和点对照低,耐直流偏磁才能对照差。

  非晶/微晶合金的长处是饱和点高,开气隙后,磁导率安闲。同样弊端是须要开气隙。其余,多数是环状的。

  正在此诠释一下,环形铁芯固然绕线对照贫穷,没有E型什么带骨架的那种容易绕。然则环形铁芯绕出来的电感漫衍电容小,对未来经管电磁兼容带来了许众容易之处。E型的骨架绕线普通都是绕好几层,那么层间电容对照大,对EMC爆发倒霉影响。其余,开气隙的铁芯,正在气隙处,铜损会变大。由于气隙处的漏磁正在铜线上爆发涡流损耗。

  下面咱们就拔取一种环形磁粉芯来行动咱们PFC电感的磁芯。咱们上面一经算计出了几个参数:

  也便是说遵从最大的输入电流时来算计的。因此电流密度取的裕量对照大。本质遵从差别的本钱央求,也可能把电流密度取大少少,譬喻斯处取电流密度为8A/平方毫米的线毫米这也是可能给与的。

  由于是CCM形式的职责式样,基波是低频的半正弦波,正在此处咱们就不斟酌趋肤效应了。选用单根的漆包线就可能了。

  算计磁芯巨细的办法有几种,最常用的便是AP法,但本质上,由于磁粉芯的磁导率随磁场强度变革较大,算计通常须要迭代反复。其余,由于磁环的规格相对照较少。咱们就无须AP法算计了。而是直接拿磁芯参数过来算计,几次就可能取得须要的磁芯了。体会越富厚,算计就越疾了。

  适适用来做PFC电感的磁粉芯首要有三类:铁镍钼(MPP)、铁镍50(高磁通)、铁硅铝(FeSiAl)。个中,铁镍钼粉芯的饱和点也许正在B=0.6邻近。尔后两者都可能抵达1以上。

  从图上可能瞥睹,当磁场强度上升的光阴,磁导率不才降。那么电感量也就会低重。因此,咱们希冀电感量正在承袭直流偏磁时不要跌落的太众,那么打算所拔取的磁场强度就不行太高。咱们选用初始磁导率μ0=60的铁硅铝粉芯,那么可能从图中看到,当磁场强度为100Oe时,磁导率另有历来的42%,而当磁场强度为100Oe时,磁感到强度为0.5T,远未到饱和点。咱们就把打算最大磁场强度定为100Oe。

  因为100Oe时,磁导率惟有初始值的42%,因此咱们要对上式中的Al乘上这个系数。那么带入干系的参数L=709uH,I=11.94A,咱们有:

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