2 PFC AC/DC 变换器主电路设计
PFC AC/DC 变换器主电路由输出滤波电容、开关器件、升压电感等器件构成, 其参数设计如下。
2.1 输出滤波电容
输出滤波电容可滤除由开关动作造成的输出电压纹波,同时能够维持输出电压在一定范围内,选取的器件需较好地实现以上两个功能。
2.1.1 考虑输出纹波电压
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式中:Co为输出滤波电容,Pout为主电路输出功率,fin为电网输入电压频率,△Vout为主电路输出纹波电压峰峰值,Vout为主电路输出电压。
2.1.2 考虑电压维持时间
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式中:△t 为主电路输出电压由Vout降到Vout(min)的时间。
据计算结果,选取3 个220 μF/400 V、1 个330 μF/400 V 电解电容并联。
2.2 开关器件
功率管开关器件的选择主要考虑以下参数:耐压值、通态电流值以及功率管开关频率。在高开关频率场合,常选取MOS 管,但单个MOS 管通态电流较小,为了增加通流能力,本系统选用两个MOS 管并联。选取器件时,流过MOS 管电流取2 倍裕量,MOS 管两端电压取1.2 倍裕量。为了增加通流能力,选取两只IPA60R165CP(650 V,21 A) 并联。
2.3 升压电感
升压电感的设计思路为:首先计算电感量,然后选择合适的磁芯材料,后结合磁路饱和对电感量的影响,选取合适的电感量及材料。
电感量的计算公式为:
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式中:Vin为主电路输入电压,f 为开关频率,Lmin为电感量小值,△Ilmax为电感电流纹波大值。升压电感小取值随之确定,为108 μH。
确定电感量后,需选取合适的磁芯材料。APFC 电路的升压电感磁芯材料有:磁粉芯、铁氧体磁芯和有隙非晶/微晶合金磁芯等。综合分析,考虑铁硅铝磁粉芯的磁通密度(BS )高、体积小且不用开气隙的优点,选择铁硅铝磁粉芯作为磁芯材料。
当主电路电流很大时,电感会出现直流偏置,导致磁路饱和。电流越大,磁路饱和程度越大。故选择电感磁芯时,需考虑磁路饱和的问题。综合考虑,选取型号为KS184060A 的铁硅铝磁芯60匝,当磁路饱和程度大时,电感量仍为110 μH,略大于108 μH。








