功率因数校正器PFC设计

2.3 损耗计算， 假设工作温度为 100DegC, 查元件格书知其正向压降为： Ｖ ＢＲ := 1.1Ｖ Ｐ ｌｏｓｓ＿ＢＲ := 2 ⋅ ＶＢＲ ⋅ Ｉ ａｃ＿ｍａｘ＿ａｖ Ｐ ｌｏｓｓ＿ＢＲ = 35.067 Ｗ
3. PFC 电感计算
3.1 最恶劣条件设计参数 Ｖ ｐｆｃ＿ｍｉｎ＿ｒｍｓ := Ｖ ａｃ＿ｍｉｎ＿ｒｍｓ Ｉ ｐｆｃ＿ｍａｘ＿ｒｍｓ := Ｉ ａｃ＿ｍａｘ＿ｒｍｓ ｆ ｐｆｃ := 60ｋＨｚ Ｖ ｂｕｌｋ := 400Ｖ 3.2 电感量的挑选 σ ｐｆｃ := 20％ ∆Ｉ ｐｆｃ := ２
Ｉ ａｃ＿ｍａｘ＿ｒｍｓ = 17.705 Ａ 8
0.5
Ｉ ａｃ＿ｍａｘ＿ａｖ :=
⋅ Ｉ ａｃ＿ｍａｘ＿ｒｍｓ π
最大平均输入电流
Ｉ ａｃ＿ｍａｘ＿ａｖ = 15.94 Ａ 2.2 元件选择， 选择 35A*2 元件： 22600004800/RECT-BR 35A 600V GBPC3506W.
0.5
最低输入电压
最大输入电流 ＰＦＣ 开关频率
输出电压
σ ｐｆｃ ⋅ Ｉ ｐｆｃ＿ｍａｘ＿ｒｍｓ
∆Ｉ ｐｆｃ = 5.008 Ａ 1−2 ⋅ Ｖ ｐｆｃ＿ｍｉｎ＿ｒｍｓ ⋅
−4 0.5 Ｖ ｐｆｃ＿ｍｉｎ＿ｒｍｓ
Ｌ ｐｆｃ := 2
0.5
⋅
Ｖ ｂｕｌｋ
∆Ｉｐｆｃ ⋅ ｆ ｐｆｃ
Ｌ ｐｆｃ = 3.081 × 10
2
Ｐ ｔｏｔ＿ｐｆｃＤ := ２ Ｖ Ｆ＿ｐｆｃＤ ⋅ Ｉ ＡＶ＿ｐｆｃＤ + Ｉｒｍｓ＿ｐｆｃＤ ⋅ Ｒ ｐｆｃＤ
Ｐ ｔｏｔ＿ｐｆｃＤ = 11.355 Ｗ
两只二极管总的损耗
6. 保持电容（Ｂｕｌｋ Ｃａｐ）
客户规格书中规定的最小保持时间是20ms 选择 7只３３０ µF/450V 电容： 06149333101/CAP-E M33 M 450V GN Ｃ ｂｕｌｋ := 330µＦ ⋅ 7 Ｖ ｂｕｌｋ＿ｍｉｎ := 300Ｖ 输出正常的最小Bulk电压
Ｉ ＡＶ＿ｐｆｃＤ = 3.816 Ａ Ｉ ｒｍｓ＿ｐｆｃＤ := １ Ｉ ⋅ 2 ａｃ＿ｍａｘ＿ｒｍｓ 8 2 Ｖ ａｃ＿ｍｉｎ＿ｒｍｓ ⋅ ＶＢＫ 3π
每Biblioteka Baidu二极管的电流有效值
Ｉ ｒｍｓ＿ｐｆｃＤ = 6.506 Ａ 选择 2只１２Ａ／６００Ｖ 元件： 226-00009920/RECT-UF 12A 600V STTH12R06D. 其参数为： Ｖ Ｆ＿ｐｆｃＤ := 0.9Ｖ Ｒ ｐｆｃＤ := 0.053Ω
−8
ｍ
４
所选磁环的 AP值大于要求值，符合要求 Ｖ ｅ＿ＣＳ４６７ＸＸＸ := 21.373ｃｍ Ａ Ｌ＿ＣＳ４６７０６０ := 135ｍＨ
3
体积 电感系数，每１０００匝的感量
3.4 绕线匝数的初选 Ｌｐｆｃ Ｎ ｐｒｅ＿ＣＳ４６７０６０ := Ａ Ｌ＿ＣＳ４６７０６０ Ｎ ｐｒｅ＿ＣＳ４６７０６０ = 47.77 选， Ｎ ｐｆｃ＿ＣＨＫ := 50
Ｔ ｈｏｌｄ :=
0.5 ⋅ Ｃ ｂｕｌｋ ⋅ Ｖｂｕｌｋ − Ｖ ｂｕｌｋ＿ｍｉｎ
2 Ｐｏ＿ｍａｘ 0.95
2

实际保持时间
Ｔ ｈｏｌｄ = 0.026 ｓ
大于 20ms
4.2 每只ＭＯＳ管上的开关损耗 Ｐ ＳＷ＿ＰＦＣＱ := 2 ⋅ 2 ⋅ Ｉａｃ＿ｍａｘ＿ｒｍｓ １ ⋅ ＶＢＫ ⋅ ⋅ ( ｔ ｄｏｎ + ｔ ｄｏｆｆ) ⋅ ｆ ｐｆｃ 2 ４⋅π
2
Ｐ ｏｎ＿ＰＦＣＱ = 1.261 Ｗ
Ｐ ＳＷ＿ＰＦＣＱ = 0.717 Ｗ
4.3 每只ＭＯＳ管上因Ｂｏｏｓｔ二极管反向恢复导致的损耗 ＱｒｒＰＦＣ := 180 ⋅ 10 Ｐ Ｄｒｒ＿ＰＦＣＱ :=
Ｈ 所需电感值
3.3 磁环的选择 Ｉ ｐｆｃ＿ｐｋ := １．２Ｉｐｆｃ＿ｍａｘ＿ｒｍｓ + Ｉ ｐｆｃ＿ｐｋ = 23.749 Ａ Ｊ Ｉ := 600 × 10 ⋅ Ａ ⋅ ｍ Ｂ ｐｆｃ＿ｐｋ := 0.8Ｔ Ｋ ｔｒ := 0.50 Ａ Ｐ := Ｌｐｆｃ ⋅ Ｂ ｐｆｃ＿ｐｋ ⋅ Ｋ ｔｒ ⋅ Ｊ Ｉ Ｉ ｐｆｃ＿ｐｋ
−9
Ｃ Ｐ Ｄｒｒ＿ＰＦＣＱ = 2.16 Ｗ
1 ⋅ Ｖ ⋅ ＱｒｒＰＦＣ ⋅ ｆ ｐｆｃ 2 ＢＫ
4.4 每只ＭＯＳ管上的输出电容损耗 Ｐ ｃａｐ＿ＰＦＣＱ := 1 2 Ｃｏｓｓ ⋅ Ｖ ＢＫ ⋅ ｆ ｐｆｃ 2 Ｐ ｃａｐ＿ＰＦＣＱ = 0.96 Ｗ
4.5 PFC MOS 管总的损耗 Ｐ ｔｏｔ＿ＰＦＣＱ := ４ ( Ｐ ｏｎ＿ＰＦＣＱ + Ｐ ＳＷ＿ＰＦＣＱ + Ｐ Ｄｒｒ＿ＰＦＣＱ + Ｐ ｃａｐ＿ＰＦＣＱ) Ｐ ｔｏｔ＿ＰＦＣＱ = 20.394 Ｗ 5.Boost 二极管计算 η ｄｃ := 0.95 Ｉ ＡＶ＿ｐｆｃＤ := Ｐｏ＿ｍａｘ ２ η ｄｃ ⋅ ＶＢＫ DC/DC部分的效率约为 0.95 每只二极管的电流平均值
Ｂ ｐｒｅ＿ＣＳ４６７０６０ = 0.806 Ｔ CS467060 的饱和磁通密度为１Ｔ，ＰＦＣ电感的饱和率为８０．６％，符合要求 3.5 线圈的选择 Ａ Ｉ＿ｗｉｒｅ := 5.0 Ａ ｍｍ
2
电流密度
Ａ ｗｉｒｅ＿ｎｅｅｄｅｄ :=
Ｉ ｐｆｃ＿ｍａｘ＿ｒｍｓ Ａ Ｉ＿ｗｉｒｅ
−6
Ａ ｗｉｒｅ＿ｎｅｅｄｅｄ = 3.541 × 10 选择 ＡＧＷ１８＊４ 铜线 Ａ ＡＧＷ１８ := 0.8231ｍｍ Ａ ｗｉｒｅ := 4 ⋅ ＡＡＧＷ１８ Ａ ｗｉｒｅ = 3.292 × 10
2 −6 0.5
⋅ 1000
所需匝数
Ｌ ｐｆｃ＿ＣＨＫ := Ａ Ｌ＿ＣＳ４６７０６０ ⋅ Ｎ ｐｆｃ＿ＣＨＫ ⋅ 10 Ｌ ｐｆｃ＿ＣＨＫ = 3.375 × 10
−4
Ｈ
CS467060 的最大工作磁通密度为 Ｂ ｐｒｅ＿ＣＳ４６７０６０ := Ｉ ｐｆｃ＿ｐｋ ⋅ Ｌ ｐｆｃ＿ＣＨＫ Ａ ｅ＿ＣＳ４６７ＸＸＸ ⋅ Ｎ ｐｆｃ＿ＣＨＫ
2 4 2
∆Ｉ ｐｆｃ 2
电感峰值电流
电流密度 峰值磁通密度 窗口利用系数
所需ＡＰ值
Ａ Ｐ = 7.24 × 10
−8
选用 KMu CS467060, 其基本参数为 Ｗ ｅ＿ＣＳ４６７ＸＸＸ := 4.27ｃｍ Ａ ｅ＿ＣＳ４６７ＸＸＸ := 1.99ｃｍ
2 2
窗口面积 截面积 ＡＰ值
Ａ Ｐ＿ＣＳ４６７ＸＸＸ := Ｗ ｅ＿ＣＳ４６７ＸＸＸ ⋅ Ａ ｅ＿ＣＳ４６７ＸＸＸ Ａ Ｐ＿ＣＳ４６７ＸＸＸ = 8.497 × 10
−9
PFC输出电压 8 2 Ｖ ａｃ＿ｍｉｎ＿ｒｍｓ ⋅ Ｖ ＢＫ 3π 最大电流有效值
１００摄氏度时的导通电阻 100Ｖ时的输出电容 ｔ ｄｏｆｆ := 10 ⋅ 10
−9
Ｆ ｓ
−9
ｓ
开通关断时间
4.1 每只ＭＯＳ管上的导通损耗
ＩＱｒｍｓ ⋅ Ｒ Ｐ ｏｎ＿ＰＦＣＱ := 4 ｏｎＰＦＣＱ
3
最大输出功率 满载效率 最低输入ＡＣ电压（有效值） 最高输入ＡＣ电压（有效值） 最低输入ＡＣ频率 最高输入ＡＣ频率 最大输入功率
Ｐ ｉｎ＿ｍａｘ = 3.187 × 10 Ｗ
２． 整流桥计算：
2.1 最大平均输入电流， Ｉ ａｃ＿ｍａｘ＿ｒｍｓ := Ｐ ｉｎ＿ｍａｘ Ｖ ａｃ＿ｍｉｎ＿ｒｍｓ 最大有效值输入电流
−6 2
ｍ
２
所需截面积
ｍ
２
其截面积大于所需值，符合要求
4.PFC MOSFET 计算 Ｖ ＢＫ := 400Ｖ Ｉ Ｑｒｍｓ := Ｉ ａｃ＿ｍａｘ＿ｒｍｓ ⋅ 1 − Ｉ Ｑｒｍｓ = 12.005 Ａ 选择 4只３５Ａ／６００Ｖ 元件： 217-66402920/FET-N 34.6A 600V SPW35N60C3. 其参数为： Ｒ ｏｎＰＦＣＱ := 0.14Ω Ｃ ｏｓｓ := 0.2 ⋅ 10 ｔ ｄｏｎ := 5 ⋅ 10
ＡＡ２４７４０Ｌ 功率因数校正器（ＰＦＣ）设计 1. 电气规格：
Ｐ ｏ＿ｍａｘ := 2900Ｗ η ＰＳ := 0.91 Ｖ ａｃ＿ｍｉｎ＿ｒｍｓ := 180Ｖ Ｖ ａｃ＿ｍａｘ＿ｒｍｓ := 264Ｖ ｆ ａｃ＿ｍｉｎ := 50Ｈｚ ｆ ａｃ＿ｍａｘ := 60Ｈｚ Ｐ ｉｎ＿ｍａｘ := Ｐ ｏ＿ｍａｘ η ＰＳ