详解PFC电感的计算
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: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。
CRM模式PFC设计之电感的计算(一)
CRM模式PFC设计之电感的计算(一)
对于小功率电源一般都采用临界导通型(CRM)模式APFC,它出现在正弦波零跨越时,可以改变开关频率且可以使开关频率变得非常高,不过一般IC内部都有对频率上限进行限制,防止EMI测试无法通过。
CRM模式APFC原理图:
下面具体讲讲CRM模式APFC的电感的计算:
条件:
输入最低交流电压电压Vmin=85V,
输入最高交流电压电压Vmax=265V,
输入交流电源频率Fac=50Hz,
输出功率Pout=100W
输出直流电压Vout=390V
最低满载效率η=92%
开关频率f=100KHz
计算步骤如下:
1. 先根据效率计算出最大输入功率Pin-max=Pout/η=100/0.92=108.7W
2. 因为输入电流的最大值出现在最低输入交流电压AC85V时,
所以,输入电流最大有效值Iinrms-max=Pin/Vac=108.7/85=1.279A
即输入电流有效峰值Iinrms-pk=2*SQRT(2)*Iinrms-max=2*SQRT(2)*1.279=3.617A
3. 开关周期为T=1/f=1/100000=10uS
4. 最高输入电压时的导通时间Ton-h=T*(1-SQRT(2)*Vin-max/Vout)=10*(1-SQRT(2)*265/390)=0.39uS
5. 最低输入电压时的导通时间Ton-l=Ton-h*(Vin-max/Vin-min)2=0.39*(265/85) 2=3.8uS
6. 升压电感最小值Lmin=Vin*Ton-l/Iinrms-max=(85*3.8*10-6)/1.279*103=0.252mH。
PFC电感计算方法
PFC电感计算方法PFC电感(Power Factor Correction Inductor)是用于提高电力系统功率因数的一种电感器件。
其主要作用是通过与谐振电容并联,形成谐振回路,将电压波形调整为与电流波形同相位,从而提高电力系统的功率因数。
本文将介绍PFC电感的计算方法。
1.确定功率因数和谐振频率:首先,需要确定所需的功率因数和谐振频率。
功率因数通常在0.9到1之间,而谐振频率一般为50Hz或60Hz。
2.计算负载电流:根据所需的功率因数和负载功率,可以计算出负载电流。
负载电流可以通过负载功率除以输入电压得到。
3.计算并联谐振电容:根据谐振频率和负载电流,可以计算出并联谐振电容的值。
并联谐振电容通过谐振回路将电压波形调整为与电流波形同相位,从而最大限度地提高功率因数。
4.计算电感值:根据谐振频率和并联谐振电容,可以计算出所需的电感值。
电感值的计算公式为:L=1/(4π^2f^2C),其中L为电感值,f为谐振频率,C为并联谐振电容。
根据计算结果,选择合适的标准电感值。
5.考虑电感电流和温升:根据负载电流和电感值,可以计算出电感电流。
根据电感电流和材料的温升特性,需要考虑电感的额定电流和温升限制。
选择合适的额定电流和材料,以确保电感的稳定性和可靠性。
6.确定电感器件:根据计算结果,选择适当的电感器件。
电感器件的型号通常包含电感值、额定电流和尺寸等参数。
根据具体应用需求,选择合适的型号。
7.确保电感稳定性和可靠性:在实际设计中,需考虑电感的稳定性和可靠性。
例如,可以采用热稳定性较好的材料,设计合适的散热结构,以确保电感在工作过程中不会过热或损坏。
总结来说,PFC电感的计算方法包括确定功率因数和谐振频率、计算负载电流、计算并联谐振电容、计算电感值、考虑电感电流和温升、确定电感器件,以及确保电感稳定性和可靠性。
通过合理计算和选择,可以设计出满足需求的PFC电感。
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。
(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\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。
电源设计之PFC电感计算
电源设计之PFC电感计算PFC(Power Factor Correction)电感是电源设计中非常重要的一个部分。
它用于提高电源的功率因数,减小谐波产生以及减小对电网的负担。
在PFC电感的设计中,需要考虑一些关键因素,如电流、功率因数和电感值等。
接下来将详细介绍PFC电感的计算方法。
PFC电感的计算通常分为两步:选择合适的电感值和计算电感的尺寸。
首先,选择合适的电感值。
电感的值决定了电流的波形和谐波成分。
对于PFC电源,一般采用谐振电流型的PFC,即电流波形为三角波。
在三角波的情况下,谐波成分比较低,可以满足电网对谐波的限制要求。
因此,可以基于谐振电流型的PFC电感进行设计。
为了选择合适的电感值,需要提前确定一些参数,如输入电压、输出功率和开关频率等。
其中,开关频率是一个重要的参数,它决定了电感的尺寸以及其他参数的选择范围。
一般选择的开关频率为50kHz到200kHz之间。
选择合适的电感值需要满足以下几个条件:1. 确定输入电压和输出功率,计算所需的输入电流(Iin)。
2.选择合适的谐波限制(THD),一般要求小于5%。
3.计算电感(L)的值,可以使用以下公式进行计算:L = (Vin × (1 - THD/100))/(Iin × f)其中,Vin表示输入电压,THD为谐波限制,Iin为输入电流,f为开关频率。
选择合适的电感值后,接下来需要计算电感的尺寸。
电感的尺寸计算需要考虑的因素有一下几个:1. 电流密度:根据电流密度选择合适的线径,一般为3-6A/mm22. 最大电流(Imax):根据电流密度和输入电流计算最大电流,Im ax = (Iin × (1 + THD/100))/(1 - D)其中,D为占空比。
3. 线圈长度(Lc):根据最大电流和线径计算线圈长度,Lc =Imax/(J × B)其中,J为电感线径的电流密度,B为线圈填充因子,一般取0.4-0.6之间。
PFC电感计算方法
PFC 电感计算方法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 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:max 22i I k I =∆,k =0.15~0.2。
PFC电感计算
PFC电感计算PFC(Power Factor Correction)电感计算是为了提高电路的功率因数而进行的电感器的选取和设计。
在交流电路中,功率因数是衡量电路有功功率与视在功率之间关系的一个参数。
当电路的功率因数低于1时,会导致电能的浪费和电网的负荷问题,因此需要对电路进行功率因数校正。
首先是负载电流的频率。
根据电源的频率,可以从标称频率为50Hz或60Hz的电感器中进行选择。
对于高频应用,可以使用铁氧体材料制成的电感器。
其次是电感器的额定电压和额定电流。
根据负载电流及电路的工作电压,可以选择适当的额定电压和额定电流。
在实际应用中,一般选择额定电压为负载电压的1.1至1.5倍。
另外一个重要的参数是电感器的感值。
电感器的感值大小取决于目标功率因数,电压波形和电流波形。
在选择感值时,需要根据负载的功率因数进行计算。
常用的计算公式为:L = (P × (tan θ1 –tan θ2)) / (2π × f × U^2)其中,L为电感器的感值,P为有功功率,θ1为输入电压的相角,θ2为输出电压的相角,f为电路的工作频率,U为电路的工作电压。
在计算中,需要注意电感器的感值应该符合相关的电流的范围。
此外,还需要考虑一些其他的因素,如电感器的尺寸、内阻、损耗等。
电感器的尺寸应根据电路的空间限制来选择,一般情况下,尽量选择尺寸较小的电感器。
内阻和损耗方面,可以根据电感器的材料和制造工艺进行选择。
综上所述,PFC电感的计算需要考虑负载电流的频率、额定电压和额定电流、感值大小以及其他的因素。
在实际应用中,还需要根据具体的情况进行调整和优化。
通过合理选择和设计电感器,可以提高电路的功率因数,减少能量的浪费,并且对电网的负荷问题也有积极的影响。
PFC电感的计算资料
即
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(功率因数校正器)电感是用于提高电路功率因数的一种元件,其作用是通过改变电流与电压的相位关系,从而使功率因数接近1、在低功率因数的情况下,PFC电感能够减小电网对电路的负荷,降低系统电能损耗,提高功率利用效率。
首先,需要明确的是输入电压和频率。
输入电压直接影响PFC电感的绝缘等级和耐压能力,频率则决定了电感和电容的选择。
通常,电感可使用50Hz或60Hz的工频电源。
其次,需要确定的是负载功率。
负载功率的大小会影响PFC电感的额定电流和能量损耗。
对于大功率负载,通常会选择高感值和低电流的电感。
一般来说,功率因数越小,选择的电感感值越大。
然后,需要选择合适的PFC拓扑结构。
常见的PFC拓扑结构有单端整流器、双端整流器、两级整流器等。
不同的拓扑结构对电感参数的要求也有所不同。
例如,在单端整流器中,需要经过整流桥整流,可以选择较高的感值和电流等参数,而在双端整流器中,需要在两个输入端分别设计电感,电感参数相对较小。
此外,电流波形形状也是影响PFC电感选择的重要因素。
根据电流波形的不同,可以选择不同形状的电感。
常见的有二极管电感、C型电感、L型电感等。
其中,二极管电感适用于具有脉冲状负载的情况,C型电感适用于具有周期性脉冲的负载,而L型电感适用于具有低谐波以及稳态电流的情况。
最后,需要注意的是PFC电感的额定电流和能量损耗。
额定电流是指电感能够持续承受的最大电流,通常会选择额定电流较大的电感。
能量损耗则决定了电感的质量和效率,能量损耗越低,效率越高。
综上所述,PFC电感的计算主要涉及到电源输入电压、电源频率、负载功率、PFC拓扑结构和电流波形形状等要素。
选择合适的感值、额定电流和能量损耗,可以提高系统的功率因数,降低能量损耗,提高功率利用效率。
在实际应用中,还需要考虑元件的尺寸、成本和散热等因素,以使设计更加合理和可靠。
详解PFC电感的计算
详解PFC电感的计算中心议题: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。
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。
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ηm i nm a x i o i U P I =(1)其中:o o o I U P =;)%100(m in ∆-=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 m o 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。
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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。
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。
B《B/(1+k)。
由此选择磁芯。
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输出功率在1kW以上,一般采用气隙磁芯。
因环形磁粉芯价格高,且加工困难,成本高。
但是气隙磁芯在气隙附近边缘磁通穿过线圈,造成附加损耗,这在工艺上应当注意的。
7. 计算匝数
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
或
其中:Ui、Ii为输入电压和电流有效值。
在一定输入电压和输入功率时,Ton是常数。
当输出功率和电感一定时,导通时间Ton与输入电压Ui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:
则
开关周期为
可见,输出电压Uo一定大于输入电压Uip,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(Uimin)对应的导通时间为TonL,最高输入电压(Uimax)的导通时间为
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。
通过以上计算可以看到,提高输出电压,开关频率变化范围小,有利于输出滤波。
但是功率管和整流二极管要更高的电压定额,导通损耗和开关损耗增加。
因此,220V
±20%交流输入,一般选择输出电压为410V左右。
110V±20%交流输入,输出电压选择210V。
3. 最大峰值电流
电感中最大峰值电流是峰值电流的1倍
4. 决定电感量
为避免音频噪声,在输入电压范围内,开关频率应在20kHz以上。
从以上分析可知,在最高输入电压峰值时,开关频率最低。
故假定在最高输入电压峰值的开关周期为50μs.由式(11)求得
由式(12)得到最低输入电压导通时间
根据式(8)得到
5. 选择磁芯
因为导通时间随输入电压平方成反比,因此应当在最低电压下选择磁芯尺寸,只要在最低输入电压峰值时避免饱和。
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
将式(17)代入(16),整理得到
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.
解:输入最大电流为
峰值电流为
设输出电压为410V,最高输入电压时最低频率为20kHz。
即周期为50μs,因此,导通时间为
如果采用磁粉芯,选用铁硅铝磁芯。
LI2=1.48×3.382×10-3=16.9mJ,选择77439。
有效磁导率为60,其电感系数AL=135nH,电感1.48mH需要的匝数为匝取N=105匝
77439的平均磁路长度l=10.74cm,磁场强度(Oe)为
由图得到磁导率为60,H=21Oe,磁导率下降到90%,为了在给定峰值电流时保持给定电感量,需增加匝数为N匝,选取111匝。
此时磁场强度H=111×21/105=22.2Oe,μ下降到0.88,此时电感量
满足设计要求。
最高电压时开关频率提高大约1%。
应当注意到这里使用的是平均电流,实际峰值电流大一倍,最大磁场强度大一倍,从图上得到磁导率下降到80%,磁场强度从零到最大,平均磁导率为(0.8+1)/2=0.9,接近0.88。
选取电流密度j=5A/mm2,导线尺寸为
选择d=0.63mm,d’=0.70mm,截面积Acu=0.312mm2。
核算窗口利用系数。
Aw=4.27cm2,则
.
77439铁硅铝粉芯外径OD=47.6mm,内径ID=23.3mm。
考虑第一层
Nm1=(π(ID-0.5d’-0.05)/1.05d’)-1=96.9 实际96匝。
第二层只要15匝。
如有侵权请联系告知删除,感谢你们的配合!
精品。