PFC电感及匝数计算

合集下载

(整理)PFC电感计算.

(整理)PFC电感计算.

PFC 电感计算通常Boost 功率电路的PFC 有三种工作模式:连续、临界连续和断续模式。

控制方式是输入电流跟踪输入电压。

连续模式有峰值电流控制,平均电流控制和滞环控制等。

连续模式的基本关系: 1. 确定输出电压U o输入电网电压一般都有一定的变化范围(U in ±Δ%),为了输入电流很好地跟踪输入电压,Boost 级的输出电压应当高于输入最高电压的峰值,但因为功率耐压由输出电压决定,输出电压一般是输入最高峰值电压的1.05~1.1倍。

例如,输入电压220V ,50Hz 交流电,变化范围是额定值的20%(Δ=20),最高峰值电压是220×1.2×1.414=373.45V 。

输出电压可以选择390~410V 。

2. 决定最大输入电流电感应当在最大电流时避免饱和。

最大交流输入电流发生在输入电压最低,同时输出功率最大时ηmin max i o i U P I =(1)其中:o o o I U P =;)%100(min ∆-=in i U U -最低输入电压;η-Boost 级效率,通常在95%以上。

3. 决定工作频率由功率器件,效率和功率等级等因素决定。

例如输出功率1.5kW ,功率管为MOSFET ,开关频率70~100kHz 。

4. 决定最低输入电压峰值时最大占空度因为连续模式Boost 变换器输出U o 与输入U in 关系为)1/(D U U i o -=,所以 oi m i mo p U U U D 2m a x -=(2)从上式可见,如果U o 选取较低,在最高输入电压峰值时对应的占空度非常小,由于功率开关的开关时间限制(否则降低开关频率),可能输入电流不能跟踪输入电压,造成输入电流的THD 加大。

5. 求需要的电感量为保证电流连续,Boost 电感应当大于IfD U L p i ∆=maxmin 2 (3)其中:max 22i I k I =∆,k =0.15~0.2。

PFC电感计算

PFC电感计算
如果首先决定最低输入电压(Uimin)对应的导通时间为TonL,最高输入电压(Uimax)的导通时间为
(12)
根据式(11)和(12)可以得到开关周期(频率)与不同电压比的关系。
例如,假定导通时间为10μs,1.414Uimin/Uo=0.65,如果输入电压在±20%范围变化,最低输入电压为220×0.8,输出电压为Uo=1.414×220×0.8/0.65=383V。周期为10/0.35=28.57μs,频率为35kHz。在15°时,周期为12μs,相当于开关频率为83kHz。在最高输入电压时,由式(12)得到最高电压导通时间Tonh=(0.8/1.2)2×TonL=4.444μs,在峰值时的开关周期为T=Tonh/(1-1.414×1.2×220/383)=176μs,相当于开关频率为5.66kHz。
如果我们。输出电压提高到410V,最低输入电压时开关周期为25.45μs,开关频率为39.3kHz。15°时为11.864μs,开关周期为84.5kHz。输入最高电压峰值时,周期为49.2μs,开关频率为20.3kHz。频率变化范围大为减少。即使在输入电压过零处,截止时间趋近零,开关频率约为100kHz。最高频率约为最低频率只有5倍。而在383V输出电压时,却为18倍。
(16)
其中:N-电感线圈匝数;Ae-磁芯有效截面积;Bm<Bs(100)-最大磁通密度,为减少损耗,选择饱和磁感应的70%。
整个窗口铜的截面积
或(17)
将式(17)代入(16),整理得到
(18)
用AP法选择磁芯尺寸。
6.计算线圈匝数
7.线圈导线截面积
例:输入220V±20%,输出功率200W,采用临界连续。假定效率为0.95.
(3)
其中:,k=0.15~0.2。

详解PFC电感的计算

详解PFC电感的计算

详解PFC电感的计算时间:2011-10-11 来源:作者:关键字:PFC详解电感计算中心议题:Boost功率电路的PFC连续工作模式的基本关系临界连续Boost电感设计通常Boost功率电路的PFC有三种工作模式:连续、临界连续和断续模式。

控制方式是输入电流跟踪输入电压。

连续模式有峰值电流控制,平均电流控制和滞环控制等。

本文介绍Boost功率电路的PFC连续工作模式的基本关系及临界连续Boost电感设计。

连续模式的基本关系1. 确定输出电压Uo输入电网电压一般都有一定的变化范围(Uin±Δ%),为了输入电流很好地跟踪输入电压,Boost级的输出电压应当高于输入最高电压的峰值,但因为功率耐压由输出电压决定,输出电压一般是输入最高峰值电压的1.05~1.1倍。

例如,输入电压220V,50Hz交流电,变化范围是额定值的20%(Δ=20),最高峰值电压是220×1.2×1.414=373.45V。

输出电压可以选择390~410V。

2. 决定最大输入电流电感应当在最大电流时避免饱和。

最大交流输入电流发生在输入电压最低,同时输出功率最大时其中:Uimin -最低输入电压;η-Boost级效率,通常在95%以上。

3. 决定工作频率由功率器件,效率和功率等级等因素决定。

例如输出功率1.5kW,功率管为MOSFET,开关频率70~100kHz。

4. 决定最低输入电压峰值时最大占空度因为连续模式Boost变换器输出Uo与输入Uin关系为,所以从上式可见,如果Uo选取较低,在最高输入电压峰值时对应的占空度非常小,由于功率开关的开关时间限制(否则降低开关频率),可能输入电流不能跟踪输入电压,造成输入电流的THD加大。

5. 求需要的电感量为保证电流连续,Boost电感应当大于其中:,k=0.15~0.2。

6. 利用AP法选择磁芯尺寸根据电磁感应定律,磁芯有效截面积如果电感是线性的,有因为Boost电感直流分量很大,磁芯损耗小于铜损耗,饱和磁通密度限制最大值。

PFC电感计算

PFC电感计算

PFC电感计算PFC 电感计算通常Boost 功率电路的PFC 有三种工作模式:连续、临界连续和断续模式。

控制方式是输入电流跟踪输入电压。

连续模式有峰值电流控制,平均电流控制和滞环控制等。

连续模式的基本关系: 1. 确定输出电压U o输入电网电压一般都有一定的变化范围(U in ±Δ%),为了输入电流很好地跟踪输入电压,Boost 级的输出电压应当高于输入最高电压的峰值,但因为功率耐压由输出电压决定,输出电压一般是输入最高峰值电压的1.05~1.1倍。

例如,输入电压220V ,50Hz 交流电,变化范围是额定值的20%(Δ=20),最高峰值电压是220×1.2×1.414=373.45V 。

输出电压可以选择390~410V 。

2. 决定最大输入电流电感应当在最大电流时避免饱和。

最大交流输入电流发生在输入电压最低,同时输出功率最大时ηmin max i o i U P I =(1)其中:oo oI U P =;)%100(min∆-=in i U U-最低输入电压;η-Boost 级效率,通常在95%以上。

3. 决定工作频率由功率器件,效率和功率等级等因素决定。

例如输出功率1.5kW ,功率管为MOSFET ,开关频率70~100kHz 。

4. 决定最低输入电压峰值时最大占空度因为连续模式Boost 变换器输出U o 与输入U in 关系为)1/(D U Ui o-=,所以oimimo p U U U D 2max -=(2)从上式可见,如果U o 选取较低,在最高输入电压峰值时对应的占空度非常小,由于功率开关的开关时间限制(否则降低开关频率),可能输入电流不能跟踪输入电压,造成输入电流的THD 加大。

5. 求需要的电感量为保证电流连续,Boost 电感应当大于 IfD U L p i ∆=maxmin 2(3) 其中:max22i I kI =∆,k =0.15~0.2。

详解PFC电感的计算

详解PFC电感的计算

详解PFC电感的计算时间:2011-10-11 来源:作者:关键字:PFC详解电感计算中心议题:Boost功率电路的PFC连续工作模式的基本关系临界连续Boost电感设计通常Boost功率电路的PFC有三种工作模式:连续、临界连续和断续模式。

控制方式是输入电流跟踪输入电压。

连续模式有峰值电流控制,平均电流控制和滞环控制等。

本文介绍Boost功率电路的PFC连续工作模式的基本关系及临界连续Boost电感设计。

连续模式的基本关系1. 确定输出电压Uo输入电网电压一般都有一定的变化范围(Uin±Δ%),为了输入电流很好地跟踪输入电压,Boost级的输出电压应当高于输入最高电压的峰值,但因为功率耐压由输出电压决定,输出电压一般是输入最高峰值电压的1.05~1.1倍。

例如,输入电压220V,50Hz交流电,变化范围是额定值的20%(Δ=20),最高峰值电压是220×1.2×1.414=373.45V。

输出电压可以选择390~410V。

2. 决定最大输入电流电感应当在最大电流时避免饱和。

最大交流输入电流发生在输入电压最低,同时输出功率最大时其中:Uimin -最低输入电压;η-Boost级效率,通常在95%以上。

3. 决定工作频率由功率器件,效率和功率等级等因素决定。

例如输出功率1.5kW,功率管为MOSFET,开关频率70~100kHz。

4. 决定最低输入电压峰值时最大占空度因为连续模式Boost变换器输出Uo与输入Uin关系为,所以从上式可见,如果Uo选取较低,在最高输入电压峰值时对应的占空度非常小,由于功率开关的开关时间限制(否则降低开关频率),可能输入电流不能跟踪输入电压,造成输入电流的THD加大。

5. 求需要的电感量为保证电流连续,Boost电感应当大于其中:,k=0.15~0.2。

6. 利用AP法选择磁芯尺寸根据电磁感应定律,磁芯有效截面积如果电感是线性的,有因为Boost电感直流分量很大,磁芯损耗小于铜损耗,饱和磁通密度限制最大值。

详解PFC电感的计算

详解PFC电感的计算

详解PFC电感的计算时间:2011-10-11 来源:作者:关键字:PFC详解电感计算中心议题:Boost功率电路的PFC连续工作模式的基本关系临界连续Boost电感设计通常Boost功率电路的PFC有三种工作模式:连续、临界连续和断续模式。

控制方式是输入电流跟踪输入电压。

连续模式有峰值电流控制,平均电流控制和滞环控制等。

本文介绍Boost功率电路的PFC连续工作模式的基本关系及临界连续Boost电感设计。

连续模式的基本关系1. 确定输出电压Uo输入电网电压一般都有一定的变化范围(Uin±Δ%),为了输入电流很好地跟踪输入电压,Boost级的输出电压应当高于输入最高电压的峰值,但因为功率耐压由输出电压决定,输出电压一般是输入最高峰值电压的~倍。

例如,输入电压220V,50Hz交流电,变化范围是额定值的20%(Δ=20),最高峰值电压是220××=。

输出电压可以选择390~410V。

2. 决定最大输入电流电感应当在最大电流时避免饱和。

最大交流输入电流发生在输入电压最低,同时输出功率最大时其中:Uimin -最低输入电压;η-Boost级效率,通常在95%以上。

3. 决定工作频率由功率器件,效率和功率等级等因素决定。

例如输出功率,功率管为MOSFET,开关频率70~100kHz。

4. 决定最低输入电压峰值时最大占空度因为连续模式Boost变换器输出Uo与输入Uin关系为,所以从上式可见,如果Uo选取较低,在最高输入电压峰值时对应的占空度非常小,由于功率开关的开关时间限制(否则降低开关频率),可能输入电流不能跟踪输入电压,造成输入电流的THD加大。

5. 求需要的电感量为保证电流连续,Boost电感应当大于其中:,k=~。

6. 利用AP法选择磁芯尺寸根据电磁感应定律,磁芯有效截面积如果电感是线性的,有因为Boost电感直流分量很大,磁芯损耗小于铜损耗,饱和磁通密度限制最大值。

PFC电感及匝数计算

PFC电感及匝数计算

PFC电感及匝数计算PFC(Power Factor Correction)电感是一种用于改善电路功率因数的电感元件。

功率因数是指电路中有用功率与总功率之间的比值,用来描述电路对电源的有效利用程度。

在实际应用中,为了更好地利用电能并减少能源浪费,需要通过PFC电感来改善电路的功率因数。

首先,需要计算所需的电感值。

电感的单位是亨利(H),可以通过下式计算得出:L=(V×(1-PF))/(2×π×f×I)其中,L为所需的电感值,V为电路的工作电压,PF为所需的功率因数,f为电路的工作频率,I为电路的额定电流。

接下来,需要计算所需的匝数。

匝数是衡量电感元件的绕组数量,对电感值和电路的特性有很大的影响。

匝数的计算可以通过下面的公式完成:N=√(L×R/μ0)其中,N为所需的匝数,L为所需的电感值,R为电感线圈的半径,μ0为真空磁导率(约等于4π×10^-7H/m)。

然后,根据计算结果选择合适的电感元件。

电感元件的参数主要包括电感值、匝数、额定电流和最大电流等。

根据实际应用的需求,可以选择合适的电感元件。

最后,需要进行实验验证。

将选择好的电感元件连接到电路中,观察电路的功率因数是否得到改善。

可以使用电能表等仪器来测量电路的功率因数,分析实验结果是否符合设计要求。

需要注意的是,PFC电感的设计和计算需要考虑到电路的具体要求和应用环境。

不同的应用场景可能需要不同的电感参数,因此需要根据实际情况进行调整和优化。

在PFC电感的设计和计算过程中,还需要考虑到电感的损耗、温升和安全性等因素。

如果电感工作在高电流、高频率或高温环境下,需要选择适合的材料和结构来确保电感的稳定性和可靠性。

总之,PFC电感的设计和计算是一个复杂而重要的工作,需要考虑多个因素并进行实验验证。

通过合理选择电感参数,可以改善电路的功率因数,提高能源利用效率,减少能源浪费,从而实现节能和环保的目标。

如何简单、快速的计算PFC电感的方法

如何简单、快速的计算PFC电感的方法

如何简单、快速的计算PFC\抗饱和滤波储能电感电感的方法电感值要求、工作频率等就可以选择磁芯材质、先了解此磁性材料的 Bs值、μ、AL值,磁芯材质的工作频率等选择尺寸和相关要求根据如下公式既可以快速简单的计算B==H*μ、 H=0.40*π*N*I/Le μ=L*Le*/0.4*π* N²*Ae假设:工作电流 6.5A 、70KHz、电感值 L0 要求:1.0mH注意:实际PFC电感值的大小必须经过电路的实际检测。

电感值的大小决定了效率的高低。

通过计算公式L=N*N*AL 绕线112圈,理论值电感 1.016mH通过计算公式 H=0.40*π*N*I/Le H=9098A/m2通过B==H*μ B = 60*9098*0.001 = 540mT (合理)通过计算公式L=N*N*AL 绕线128圈,理论值电感 0.999mH通过计算公式 H=0.40*π*N*I/Le H=12560A/m2通过B==H*μ B = 60*12560*0.001 = 760mT (B值偏大设计比较冒险)以上数据截面积、磁路长、与磁导率μ、 B值、 H 的关系式参考所选的磁芯的磁导率,查对磁芯的工作频率根据此公式 1T奥斯特 =79.56A/m 计算,查找对应的磁导率与奥斯特的交叉点铁硅铝157060H=9098A/m2=100奥斯特,100奥斯特磁场强度下对应的磁导率估计为 48μ,电感值衰减后估计为 815uH (选材完全合理)铁硅铝130060H=12560A/m2=158奥斯特,158奥斯特磁场强度下对应的磁导率估计为 30μ,电感值衰减后估计为 520uH (选材不理想温升会高)实际应用前,请叠加DC电流测试电感值的衰减。

看曲线图表只是初步快速的选择方式。

大功率PFC电感计算

大功率PFC电感计算

大功率PFC电感计算
利用大功率PFC(整流器电力因素补偿)电路是一种有效的解决方案,可以有效的改善电源的功率因素,并且可以提高电源的性能和质量。

大功
率PFC的电路具有显著的改善电源效率的效果,但在其中有个关键的组件:电感,电感是大功率PFC电路的重要组件,它起到一个调节电流和电压的
作用。

在大功率PFC电路中,电感的设计决定着电路的效果,电感的尺寸
和结构决定着电路性能的质量,而电感的选择决定着电路的可靠性和耐久性。

因此,选择合适的电感对大功率PFC电路的性能有着关键性的作用。

在基于负荷状态的功率因素计算中,电感的介电常数和电感阻抗的计
算公式如下:
介电常数:Lcore=Vout*Tload/Ipk
阻抗:X=2*pi*fcore*Lcore
其中,Vout是电路的输出电压;Tload是最大负载电流的周期;Ipk
是最大负载电流;fcore是电感的核心频率。

基于功率因素的计算:
介电常数:Lcore=Vin*Tload*Cosθ/Iload
阻抗:Xc=2*pi*f*Lcore
其中,Vin是输入电压;Tload是最大负载电流的周期,其值可以通
过实测。

详解PFC电感的计算

详解PFC电感的计算

详解PFC电感的计算时间:2011-10-11 来源:作者:关键字:PFC详解电感计算中心议题:Boost功率电路的PFC连续工作模式的基本关系临界连续Boost电感设计通常Boost功率电路的PFC有三种工作模式:连续、临界连续和断续模式。

控制方式是输入电流跟踪输入电压。

连续模式有峰值电流控制,平均电流控制和滞环控制等。

本文介绍Boost功率电路的PFC连续工作模式的基本关系及临界连续Boost电感设计。

连续模式的基本关系1. 确定输出电压Uo输入电网电压一般都有一定的变化范围(Uin±Δ%),为了输入电流很好地跟踪输入电压,Boost级的输出电压应当高于输入最高电压的峰值,但因为功率耐压由输出电压决定,输出电压一般是输入最高峰值电压的1.05~1.1倍。

例如,输入电压220V,50Hz交流电,变化范围是额定值的20%(Δ=20),最高峰值电压是220×1.2×1.414=373.45V。

输出电压可以选择390~410V。

2. 决定最大输入电流电感应当在最大电流时避免饱和。

最大交流输入电流发生在输入电压最低,同时输出功率最大时其中:Uimin -最低输入电压;η-Boost级效率,通常在95%以上。

3. 决定工作频率由功率器件,效率和功率等级等因素决定。

例如输出功率1.5kW,功率管为MOSFET,开关频率70~100kHz。

4. 决定最低输入电压峰值时最大占空度因为连续模式Boost变换器输出Uo与输入Uin关系为,所以从上式可见,如果Uo选取较低,在最高输入电压峰值时对应的占空度非常小,由于功率开关的开关时间限制(否则降低开关频率),可能输入电流不能跟踪输入电压,造成输入电流的THD加大。

5. 求需要的电感量为保证电流连续,Boost电感应当大于其中:,k=0.15~0.2。

6. 利用AP法选择磁芯尺寸根据电磁感应定律,磁芯有效截面积如果电感是线性的,有因为Boost电感直流分量很大,磁芯损耗小于铜损耗,饱和磁通密度限制最大值。

PFC电感的计算资料

PFC电感的计算资料


I2k 2Iimax
取 k 0 .1 ~0 .15
6、利用AP法选择磁芯尺寸 CCM模式电感设计
求磁芯有效截面积A e
2 U im T o in m n aN x N BeA 其中
Ae
2UimTinom n ax NB
2UimiD npmax fNB
Tonmax
Dpmax f
小知识
AP法选择磁芯:
2UimiD npmax fN B
A P A w A e2 U fim N D B ip n ma Iix m jw k N a x 2 U i2 m kIw iim jk nfD a p B m x ax
保证任何情 况下磁芯不 饱和使用。
k B 2B
<B/(1+k)
kw0.3~0.5
7、计算匝数
B kB 2
度的 关系
6、利用AP法选择磁芯尺寸 连续模式的电感设计
求窗口面积Aw
N匝导线 的面积
NA N • Iimax j
A=area
磁芯窗口
面积Aw
Aw
Ii max N jk w
电流密度
窗口 系数
6、利用AP法选择磁芯尺寸 连续模式的电感设计
Aw
Ii max N jk w
Ae
2UimT inom n a x NB
频率f=1/28.57μs=35kHz。
如果输入电压在±20%范围变化; 最低输入电压为220×0.8=176V; 输出电压: U o =1.414×220×0.8/0.65=383V。
附录3 例子说明 CRM电感设计方法二
在15°时,周期为12μs,相当于开关频率为83kHz
在最高输入电压时,得到最高电压导通时间 T onh=(0.8/1.2)2×TonL=4.444μs,

PFC电感计算详解

PFC电感计算详解

PFC电感计算详解通常Boost功率电路的PFC有三种工作模式:连续、临界连续和断续模式。

控制方式是输入电流跟踪输入电压。

连续模式有峰值电流控制,平均电流控制和滞环控制等。

连续模式的基本关系:1. 确定输出电压Uo输入电网电压一般都有一定的变化范围(Uin&plusmn;&Delta;%),为了输入电流很好地跟踪输入电压,Boost级的输出电压应当高于输入最高电压的峰值,但因为功率耐压由输出电压决定,输出电压一般是输入最高峰值电压的1.05~1.1倍。

例如,输入电压220V,50Hz 交流电,变化范围是额定值的20%(&Delta;=20),最高峰值电压是220&times;1.2&times;1.414=373.45V。

输出电压可以选择390~410V。

2. 决定最大输入电流电感应当在最大电流时避免饱和。

最大交流输入电流发生在输入电压最低,同时输出功率最大时其中: Uimin -最低输入电压;&eta;-Boost级效率,通常在95%以上。

3. 决定工作频率由功率器件,效率和功率等级等因素决定。

例如输出功率1.5kW,功率管为MOSFET,开关频率70~100kHz。

4. 决定最低输入电压峰值时最大占空度因为连续模式Boost变换器输出Uo与输入Uin关系为,所以从上式可见,如果Uo选取较低,在最高输入电压峰值时对应的占空度非常小,由于功率开关的开关时间限制(否则降低开关频率),可能输入电流不能跟踪输入电压,造成输入电流的THD加大。

5. 求需要的电感量为保证电流连续,Boost电感应当大于其中:,k=0.15~0.2。

6. 利用AP法选择磁芯尺寸根据电磁感应定律,磁芯有效截面积如果电感是线性的,有因为Boost电感直流分量很大,磁芯损耗小于铜损耗,饱和磁通密度限制最大值。

为保证在最大输入电流时磁芯不饱和,应当有因此,面积乘积其中kw=0.3~0.5窗口填充系数,也称为窗口利用系数。

PFC电感及匝数计算

PFC电感及匝数计算

(1) 升压电感的设计升压电感的值决定转换器开关频率的大小,它主要由最小开关频率和输出功率决定。

设开关管在一个周期里的导通时间为on t ,关断时间为off t ,则:VAC I L V I L t Lpkinpk Lpk on ⋅⋅=⋅⋅⋅=2)sin()sin(θθ (2.32))sin(2)sin(θθ⋅⋅-⋅⋅=VAC V I L t out Lpk off (2.33)式中,θ为交流输入电压的瞬时相位。

由式(2.33)可知,在交流输入电压的一个周期内,开关管的导通时间与电压的瞬时相位无关。

由on t 和off t ,可得开关周期: [])sin(22)sin(22)sin(2)sin(2122θθθθ⋅⋅-⋅⋅⋅⋅=⋅⋅-⋅⋅⋅⋅=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅⋅-+⋅⋅⋅=+=VAC V VAC P V L VAC V VAC V I L VAC V VAC I L t t T out in out out out Lpk out Lpk off on s (2.34) 故变换器的开关频率为: []inout out sw sw P V L VAC V VAC T f ⋅⋅⋅⋅⋅-⋅==2)sin(212θ (2.35) 所以,当1)sin(=θ时,开关频率最小;当0)sin(=θ时,开关频率最大。

故升压电感大小为: []inout sw out P V f VAC V VAC L ⋅⋅⋅⋅-⋅=min 222 (2.36) 由式(2.35)可知,最小开关频率出现在交流输入电压最大或最小时,分别计算它们对应的电感值:uH H VAC L 35.336400220300002)2652400(265)(2max =⨯⨯⨯⨯-⨯= (2.37) uH H VAC L 89.382400220300002)852400(85)(2min =⨯⨯⨯⨯-⨯= (2.38) 比较两个值,取uH L 310=。

pfc电感公式

pfc电感公式

pfc电感公式PFC电感公式是功率因数校正(Power Factor Correction,简称PFC)电路中的重要参数之一。

它用于计算电感元件的数值,以实现功率因数的校正和电路效率的提高。

在PFC电路中,电感元件起到了平滑电流波形和提供反馈信号的作用。

根据PFC电感公式,我们可以计算出所需的电感数值,以满足特定的功率因数校正要求。

PFC电感公式的一般形式如下:L = (V_in * (1 - PF)) / (2 * f * I_out)其中,L表示所需的电感数值,V_in表示输入电压,PF表示功率因数,f表示工作频率,I_out表示输出电流。

根据这个公式,我们可以看到,所需的电感数值与输入电压、功率因数、工作频率和输出电流之间存在一定的关系。

当输入电压或输出电流增大时,所需的电感数值也会相应增大。

而当功率因数接近1时,所需的电感数值则会减小。

为了更好地理解PFC电感公式的应用,我们可以通过一个实际的例子来说明。

假设我们有一个PFC电路,输入电压为220V,功率因数为0.9,工作频率为50Hz,输出电流为5A。

根据上述公式,我们可以计算出所需的电感数值。

代入公式中的数值,我们可以得到:L = (220 * (1 - 0.9)) / (2 * 50 * 5) = 0.22H因此,根据所给的参数,我们需要一个电感数值为0.22H的电感元件来实现功率因数校正。

需要注意的是,PFC电感公式只是计算所需电感数值的一种方法,实际应用中还需要考虑其他因素,如电感元件的容量、损耗等。

此外,根据具体的应用需求,还可以选择不同类型的电感元件,如铁氧体电感、磁性材料电感等。

PFC电感公式是功率因数校正电路设计中的重要参考,通过计算所需的电感数值,可以实现功率因数的校正和电路效率的提高。

在实际应用中,我们需要根据具体的参数和需求,选择合适的电感元件,并综合考虑其他因素,以确保电路的稳定性和性能优化。

详解PFC电感的计算

详解PFC电感的计算

详解PFC电感的计算PFC(Power Factor Correction,功率因数校正)电感是一种用于提高电源的功率因数的电感器件。

它可以通过校正电源的功率因数,减少无功功率的损耗,提高电源的效率。

根据欧姆定律,我们可以得出电感的计算公式:L=V/(2*π*f*I)其中,L为所需的电感值,V为输入电压,f为电源频率,I为所需要的电流。

首先,我们需要确定输入电压V和电源频率f。

电源的输入电压通常是标称电压,如220V或110V,而频率通常是50Hz或60Hz。

这些参数能够从电源的技术规格或标识中获取。

其次,我们需要确定所需的电流I。

一种常见的方法是通过观察负载电流波形来估计所需的电流。

根据电流波形的幅值和周期,我们可以得出平均电流的估计值。

然后,我们可以将这些数值代入公式进行计算。

假设输入电压V为220V、频率f为50Hz、所需电流I为10A,我们可以通过计算得到电感值L。

L=220/(2*3.14*50*10)≈0.07H(或者70mH)在实际应用中,通常会选择可用的最接近的标准电感值。

标准电感值可以从厂家的电感产品列表中获取。

如果所需电感值不在标准值列表中,可以选择较接近的较大值。

此外,在选择PFC电感时1.电流负载能力:PFC电感需要能够承受所需的电流,因此需要根据电流负载能力来选择合适的电感器件。

2.磁芯材料:选择适当的磁芯材料可以提高电感的效率和稳定性。

常见的磁芯材料包括铁氧体和铁素体。

3.尺寸和重量:PFC电感的尺寸和质量也是需要考虑的因素。

尺寸较小和重量较轻的电感器件可以节省空间和减轻系统的重量。

4.成本:成本也是选择PFC电感时需要考虑的因素之一、通常情况下,价格较低的电感器件是首选,但也需要确保所选电感的质量和性能符合要求。

总结起来,PFC电感的计算涉及到输入电压、频率和所需电流等因素。

选择合适的PFC电感需要综合考虑电流负载能力、磁芯材料、尺寸和重量以及成本等因素。

CRM模式PFC设计之电感的计算

CRM模式PFC设计之电感的计算
2/8
查 CS203125 CORE 的 NI 与 AL 的曲线图,231.5 已经超出曲线图,说明 此 CORE 偏小。
再选一规格稍大的 CORE CS229125,其参数如下:
3/8
AL=90nH/N2 ,u=125, Le=5.67CM, AW=1.41cm2, OD=23.62mm,ID=13.39mm 最小 ALmin=90*(1-0.08)=82.8nH/N2 得电感匝数 N=SQRT(Lmin*106/ALmin)=SQRT(0.252*106/82.8)=55.2Ts, 取 55.5Ts 计算 NI=N*Iinrms-pk=55.5*3.617=200.7
4/8
查 CS229125 CORE 的 NI 与 AL 的曲线图, NI 值 200.7 对应的 AL 为 41 nH/N2 此时对应初始磁导率 AL 的百分比 B=41/90=45.6% 得实际最小升压电感量 L =Lmin/B=0.252/0.456=555uH 下面计算绕线: 采用单股铜线,取其电流密度为 4A/m2, 则所以的铜线直径 d=SQRT(Iinrms-pk/(4*3.14))*2=SQRT(3.617/(4*3.14))*2=0.638mm,采用标 准线径 0.65mm 2UEW 漆包线的绝缘层厚度为 0.15mm
我不确定你的这个交流量是这么来的 下面是这个铁硅铝的 CORE 的损耗曲线图,你可以看看,与你的差别很大。 当然的确一般很少见用铁硅铝做 CRM PFC 的,但多是出于成本考虑。
6/8
磁场强度大约在 100 Oe 左右。 Gs 和 Oe 是不同的东西,不要搞混淆了。
7/8
8/8
பைடு நூலகம்
CRM 模式 PFC 设计之电感的计算(二)

开关电源PFC电容电感计算

开关电源PFC电容电感计算

4KW PFC 相关电容电感计算1. 输入电容计算参阅IR1153应用规格书2000W PFC 计算如下:因为()()2L IN RMS MAX IN I sw IN RMS MIN I C k f r V π∆=⨯⨯⨯ ,所以需要先求()IN RMS MAX I ,参阅IR1153应用规格书2000W PFC 计算如下:当P OUT =4000W 时,()()400043480.92O MAX IN MAX MIN P W P W η===; 因为一般需要对市电220VAC (﹣10%,+15%)变动范围内的PFC 运行情况进行确认是否存在异常,即198V~254VAC ,所以()198IN RMS MIN V V =。

假设当PFC 在4000W负载情况下运行功率因数cos φ为0.998,则: ()()()400022()0.921980.998O MAX IN RMS MAX MIN IN RMS MIN P W I A V PF V η===⨯⨯; ()()222231.1IN PEAK MAX IN RMS MAX I I A A ==⨯=; 综上所述,高频输入电容计算如下所示:()()2235% 3.12222.29%198L IN RMS MAX IN I sw IN RMS MIN I A C k uF f r V kHz Vππ∆==⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯; 所以一个标准的3.3uF 或者2.2uF ,630V 的聚酯(薄膜)电容可以选用。

2. 输出电容计算参阅IR1153应用规格书2000W PFC 计算如下:由计算公式:()22()2O OUT MIN O O MIN P t C V V ⨯⨯∆=- ,当P OUT =4000W 时,对于50Hz 的市电来讲, 20t ms ∆=,380O V V =,()285O MIN V V =?,将各个参数代入得:()2224000201601602533(380)(285)1444008122563175OUT MIN W ms C uF V V ⨯⨯====--,增加20%余量:()25333166.25110.2OUT MIN OUT TOL C uF C uF C ===-∆-; 所以4个680uF /450V 的电容并联使用达2720uF 可以满足4000W PFC 的需要。

PFC电感的计算

PFC电感的计算

PFC 电感计算PFC 即为功率因数较正器,其英文缩写为:Power Factor Correction.通常Boost 功率电路的PFC 有三种工作模式:连续、临界连续和断续模式。

控制方式是输入电流跟踪输入电压。

连续模式有峰值电流控制,平均电流控制和滞环控制等。

一.临界连续Boost 电感设计1. 临界连续特征Boost 功率开关零电流导通,电感电流线性上升。

当峰值电流达到跟踪的参考电流(正弦波)时开关关断,电感电流线性下降。

当电感电流下降到零时,开关再次导通。

如果完全跟踪正弦波,根据电磁感应定律有oni i T tI L t U ωωsin 2sin 2= 即onii T I L U = (8) 或22io i i i i on U PL U P L U LI T η===(9) 其中:U i 、I i 为输入电压和电流有效值。

在一定输入电压和输入功率时,T on 是常数。

当输出功率和电感一定时,导通时间T on 与输入电压U i 的平方成反比。

2. 确定输出电压电感的导通伏秒应当等于截止时伏秒:off ip o on ip T U U T U )(−=则on ipo ip off T U U U T −=(10)开关周期为o ip on on ip o o on ip o ip on of U U T T U U U T U U U T T T −=−=⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛+−=+=11 (11) ip U 为整流后的输入电压, 可见,输出电压U o 一定大于输入电压U ip ,如果输出电压接近输入电压,在输入电压峰值附近截止时间远大于导通时间,开关周期很长,即频率很低。

如果首先决定最低输入电压(U i min )对应的导通时间为T onL ,根据(9)式推导,导通时间T on 与输入电压U i 的平方成反比, 则最高输入电压(U i max )下的导通时间为2max min ⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛=i i onL onhU U T T (12) 根据式(11)和(12)可以得到开关周期(频率)与不同电压比的关系。

如何简单、快速的计算PFC电感的方法

如何简单、快速的计算PFC电感的方法

如何简单、快速的计算PFC电感的方法APFC有源功率因数校正(Active Power Factor Correction),PFC有两种,一种是无源PFC(也称被动式PFC)一种是有源PFC(也称主动式APFC)无源PFC一般采用电感补偿方法使交流输入的基波电流与电压之间相位差减小来提高功率因数,但无源PFC的功率因数不是很高,只能达到0.7-0.8;无源PFC电感通常由硅钢材料制作。

成本低。

有源APFC由电感电容及电子元器件组成,体积小,可以达到很高的功率因数95%以上,但成本高出无源PFC有源APFC电感一般是由铁硅铝、鉄硅、铁镍钼、高磁通等磁性材料制作。

PFC电感特性首先我们要知道,此性能要求的电感,是要能抗饱和的电感。

通常检测这个标准的是加DC电流叠加测试电感值的衰减趋势。

已知PFC的工作电流,电感值要求、工作频率等就可以选择磁芯材质、先了解此磁性材料的 Bs值、μ、AL值,磁芯材质的工作频率等选择尺寸和相关要求根据如下公式既可以快速简单的计算B==H*μ、 H=0.40*π*N*I/Le μ=L*Le*/0.4*π* N²*Ae假设:工作电流 6.5A 、70KHz、电感值 L0 要求:1.0mH注意:实际PFC电感值的大小必须经过电路的实际检测。

电感值的大小决定了效率的高低。

通过计算公式L=N*N*AL 绕线112圈,理论值电感 1.016mH通过计算公式 H=0.40*π*N*I/Le H=9098A/m2通过B==H*μ B = 60*9098*0.001 = 540mT (合理)通过计算公式L=N*N*AL 绕线128圈,理论值电感 0.999mH通过计算公式 H=0.40*π*N*I/Le H=12560A/m2通过B==H*μ B = 60*12560*0.001 = 760mT (B值偏大设计比较冒险)以上数据截面积、磁路长、与磁导率μ、 B值、 H 的关系式参考所选的磁芯的磁导率,查对磁芯的工作频率根据此公式 1T奥斯特 =79.56A/m 计算,查找对应的磁导率与奥斯特的交叉点铁硅铝157060H=9098A/m2=100奥斯特,100奥斯特磁场强度下对应的磁导率估计为 48μ,电感值衰减后估计为 815uH (选材完全合理)铁硅铝130060H=12560A/m2=158奥斯特,158奥斯特磁场强度下对应的磁导率估计为 30μ,电感值衰减后估计为 520uH (选材不理想温升会高)。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

(1) 升压电感的设计
升压电感的值决定转换器开关频率的大小,它主要由最小开关频率和输出功率决定。

设开关管在一个周期里的导通时间为on t ,关断时间为off t ,则:
VAC I L V I L t Lpk
inpk Lpk on ⋅⋅=⋅⋅⋅=2)sin()
sin(θθ (2.32)
)sin(2)
sin(θθ⋅⋅-⋅⋅=VAC V I L t out Lpk off (2.33)
式中,θ为交流输入电压的瞬时相位。

由式(2.33)可知,在交流输入电压的一个周期内,开关管的导通时间与电压的瞬时相位无关。

由on t 和off t ,可得开关周期: [])sin(22)
sin(22)sin(2)sin(2122θθθθ⋅⋅-⋅⋅⋅⋅=⋅⋅-⋅⋅⋅⋅=⎥⎦
⎤⎢⎣⎡⋅⋅-+⋅⋅⋅=+=VAC V VAC P V L VAC V VAC V I L VAC V VAC I L t t T out in out out out Lpk out Lpk off on s (2.34) 故变换器的开关频率为: []
in
out out sw sw P V L VAC V VAC T f ⋅⋅⋅⋅⋅-⋅==2)sin(212θ (2.35) 所以,当1)sin(=θ时,开关频率最小;当0)sin(=θ时,开关频率最大。

故升压电感大小为: []
in
out sw out P V f VAC V VAC L ⋅⋅⋅⋅-⋅=min 222 (2.36) 由式(2.35)可知,最小开关频率出现在交流输入电压最大或最小时,分别计算它们对应的电感值:
uH H VAC L 35.336400
220300002)2652400(265)(2max =⨯⨯⨯⨯-⨯= (2.37) uH H VAC L 89.382400220300002)852400(85)(2min =⨯⨯⨯⨯-⨯= (2.38) 比较两个值,取uH L 310=。

当Vac V in 85=时,由式(2.36)可得kHz kHz f sw 207.33min >=,从而可以避免音频噪声。

根据近似的面积乘积(AP )法来估算升压电感磁芯尺寸的大小,其中面积
乘积经验公式为:
3
441max max )10(-⨯⋅⋅⋅⋅=⋅=w FL p w e k J B I I L A A AP 4cm (2.39) 式中,e A 为磁芯有效截面积;w A 为磁芯窗口截面积;FL I 为满载电流有效值;p I 为最大峰值电流;max B 为磁芯的饱和磁感应强度;m ax J 为最大电流密度;w K 1为线圈窗口利用率,即总的铜面积与窗口面积w A 之比。

高频开关电源变压器中的铁氧体应该具有以下特性:高饱和磁通密度,在工作频率范围内较低的磁芯损耗,较低的温度系数和较高的居里温度。

PQ 磁芯具有优化的体积与线圈面积和表面面积的比率,可以最小化的磁芯尺寸和线圈面积得到最大的电感。

综合考虑电路的工作频率和磁芯的性价比,选用PC40材质的PQ3230磁芯,磁芯有效截面积200.161mm A e =,线圈窗口面积260.149mm A w =。

由安培环路定律,得
00L H H HL NI +==δδ (2.40)
式中,δH 为气隙磁场强度;δ为气隙长度;0H 为磁芯磁场强度;0L 为磁芯磁路长度。

由于空气磁导率远小于磁芯磁导率,所以式(2.40)可近似为:
δμδδ⋅=⋅≈⋅=⋅0max
B H L H I N (2.41)
电感的计算公式为:
δ
μe A N L ⋅⋅=02 (2.42) 从式(2.42)中解出δ代入式(2.41)可得电感线圈的匝数:
m ax B A I L N e pk
⋅⋅= (2.43)
计算得69.49=N ,取50匝。

(2) 辅助绕组设计
在L6562为控制器的PFC 方案中,辅助绕组主要有两个作用:一是提供零电流检测信号,二是给L6562芯片供电。

L6562零电流检测电路的门限电压为
2.1V ,且当交流输入瞬时电压最高时,辅助绕组输出电压最低,故: 匝2.48.374400501.21.2(max)=-⨯=-⋅>V
V V V V N V N inpk O p
aux (2.44) 式中,p N 为升压电感的原边匝数,(m ax)inpk V 为最大交流输入电压(265V AC )的峰值电压。

从上式计算可得,匝2.4≥aux N ,实际取6=aux N 。

(3) 功率开关管的选择
功率开关管的选取主要考虑开关管自身的源漏极导通电阻)(on DS R ,因为)(on DS R 决定功率开关管导通损耗的大小。

对于工作在临界导通模式的L6562,开关损耗发生在功率开关管关断的时刻。

针对PFC 应用,开关管的耐压由输出电压和过压允许值决定,其承受的最大电压在其关断时刻出现,约为额定直流输出电压值。

确定开关管耐压规格时,应留出20%的电压裕量,所以本设计中开关管源漏极承受电压:
V V V out DSS 4804001.22.1=⨯=⋅≥
(2.40)
流过开关管的最大平均电流:
out in Lpk Qrms V V I I ⋅⋅-⋅=π92461(min)(max)
(2.41)
式中,(m in)in V 为交流输入电压的最小值。

由式(2.21)可知,A I Lpk 03.8=,并且V V in 85(min)=,V V out 400=;代入式(2.41)求得:A I Qrms 83.2=。

根据以上计算,选用IR 公司的IRF840,其导通电阻Ω=85.0)(on DS R ,源漏极耐压V V DS 500=,额定电流A I D 8=,符合要求。

相关文档
最新文档