FPC電感計算課件

PFC電感計算南京航空航天大學(xué)周潔敏12/24/20221LongmanPFC電感計算南京航空航天大學(xué)周潔敏12/18/20221LAC/DC整流電路中電流波形功率因數(shù)定義：12/24/20222LongmanAC/DC整流電路中電流波形功率因數(shù)定義：12/18/202諧波電流對電網(wǎng)的危害THD-TotalHarmonicDistortion小知識(1)對電網(wǎng)產(chǎn)生諧波污染（2）造成諧波壓降（3）正弦電壓波形畸變（4）產(chǎn)生電路故障，變電設(shè)備損壞。諧波的危害12/24/20223Longman諧波電流對電網(wǎng)的危害THD-TotalHarmonic利用Boost電路進行PFC校正

電流相位與輸入電壓保持同相位，PF為1。總諧波失真率輸入電流實現(xiàn)正弦波，使電流失真因數(shù)為0。功率因數(shù)與失真度的關(guān)系功率因數(shù)校正的目的12/24/20224Longman利用Boost電路進行PFC校正電流相位與輸入電壓總研究對象的選擇：一般以Boost電路和反激式電路為討論對象，前者常用于電流連續(xù)和臨界連續(xù)工作方式，后者用于斷續(xù)模式，這兒由于時間關(guān)系只討論Boost電路電感的計算與設(shè)計。PFC校正電路有buckboostFlybackSEPICCuk12/24/20225Longman研究對象的選擇：一般以Boost電路和反激BoostPFC控制模式BoostPFC控制模式連續(xù)模式（CCM）臨界模式（CRM,BCM）斷續(xù)模式（DCM）CCM(ContinuousCurrentMode)BCM(BoundaryConductionMode)CRM(CriticalConductionMode)DCM(DiscontinuousCurrentMode)小知識12/24/20226LongmanBoostPFC控制模式BoostPFC控制模式連續(xù)模式BOOSTPFC控制模式——CCMCCM特點：（1）峰值電流控制（2）滯環(huán)電流控制（3）平均電流控制適用場合大功率場合可恒定（平均電流控制）可變化（如滯環(huán)控制）開關(guān)頻率控制方法三種滯環(huán)電流控制CCM12/24/20227LongmanBOOSTPFC控制模式——CCMCCM特點：（1）峰值電BOOSTPFC控制模式——CRM開關(guān)頻率不固定BCM特點：可獲得單位功率因數(shù)1適用中小功率場合導(dǎo)通時間固定使電感電流始終處于BCM模式12/24/20228LongmanBOOSTPFC控制模式——CRM開關(guān)頻率不固定BCM特點BOOSTPFC控制模式——DCMDCM特點1、占空比近似不變時電感電流的峰值與輸入電壓成正比。2、輸入電流波形自然跟隨輸入電壓波形3、功率管峰值電流大12/24/20229LongmanBOOSTPFC控制模式——DCMDCM特點1、占空比近似PFC的控制方法:連續(xù)模式的控制方法峰值電流控制滯環(huán)控制方法平均電流控制12/24/202210LongmanPFC的控制方法:連續(xù)模式的控制方法峰值電流控制滯環(huán)控制討論的內(nèi)容一、連續(xù)模式的電感設(shè)計二、臨界連續(xù)模式電感設(shè)計12/24/202211Longman討論的內(nèi)容一、連續(xù)模式的電感設(shè)計二、臨界連續(xù)模式電感設(shè)計121、確定輸出電壓連續(xù)模式的電感設(shè)計輸出電壓可以選擇390~410V輸入電壓220V，50Hz，變化范圍是額定值的20%(Δ=20)，最高峰值電壓是：（1）輸入電網(wǎng)電壓變化范圍（Uin±Δ%）（2）輸出電壓高于輸入最高電壓的峰值（3）輸出電壓一般是輸入最高峰值的1.05~1.1倍例如12/24/202212Longman1、確定輸出電壓連續(xù)模式的電感設(shè)計輸出電壓可以選擇31、確定輸出電壓連續(xù)模式的電感設(shè)計（Uin

±Δ%）12/24/202213Longman1、確定輸出電壓連續(xù)模式的電感設(shè)計（Uin±2、確定最大輸入電流連續(xù)模式的電感設(shè)計（1）電感應(yīng)當(dāng)在最大電流時避免飽和。（2）最大電流發(fā)生在輸入電壓最低，并且輸出功率最大時。12/24/202214Longman2、確定最大輸入電流連續(xù)模式的電感設(shè)計（1）電感應(yīng)3、確定工作頻率連續(xù)模式的電感設(shè)計功率器件效率輸出功率等級工作頻率例如輸出功率1500W功率管為MOSFET開關(guān)頻率70~100kHz12/24/202215Longman3、確定工作頻率連續(xù)模式的電感設(shè)計功率器件效率4.確定最低輸入電壓峰值時最大占空度（1）根據(jù)Boost電路的公式，占空度最大發(fā)生在什么時候？最大占空度輸入電壓最小（峰值）（2）極限情況，不應(yīng)造成輸入電流失真。輸出電壓U0太低，在最高輸入電壓峰值時占空度非常小，由于功率開關(guān)的開關(guān)時間限制，可能輸入電流不能跟蹤輸入電壓，造成THD加大。

12/24/202216Longman4.確定最低輸入電壓峰值時最大占空度（1）根據(jù)Boost5、求需要的電感量連續(xù)模式的電感設(shè)計電感中電流波形12/24/202217Longman5、求需要的電感量連續(xù)模式的電感設(shè)計電感中電5、求需要的電感量連續(xù)模式的電感設(shè)計12/24/202218Longman5、求需要的電感量連續(xù)模式的電感設(shè)計12/18/25、求需要的電感量連續(xù)模式的電感設(shè)計電感電流變化量定義系數(shù)：12/24/202219Longman5、求需要的電感量連續(xù)模式的電感設(shè)計電感電流6、利用AP法選擇磁芯尺寸連續(xù)模式的電感設(shè)計Boost電路磁芯工作在磁化曲線的第一象限。12/24/202220Longman6、利用AP法選擇磁芯尺寸連續(xù)模式的電感設(shè)計6、利用AP法選擇磁芯尺寸連續(xù)模式的電感設(shè)計小知識AP法選擇磁芯:(2)求窗口面積Aw(1)求磁芯有效截面積Ae查表選磁芯型號求Ae12/24/202221Longman6、利用AP法選擇磁芯尺寸連續(xù)模式的電感設(shè)計小6、利用AP法選擇磁芯尺寸連續(xù)模式的電感設(shè)計電感磁芯的工作在磁化曲線的第一象限求磁感應(yīng)B的工作范圍如果電感線性的12/24/202222Longman6、利用AP法選擇磁芯尺寸連續(xù)模式的電感設(shè)計電感磁芯的6、利用AP法選擇磁芯尺寸連續(xù)模式的電感設(shè)計（C）最大輸入電流不飽和損耗與溫度的關(guān)系B的選擇Boost電感特點（A）直流分量很大（B）磁芯損耗小于銅損耗12/24/202223Longman6、利用AP法選擇磁芯尺寸連續(xù)模式的電感設(shè)計（C）最6、利用AP法選擇磁芯尺寸連續(xù)模式的電感設(shè)計電流密度N匝導(dǎo)線的面積窗口系數(shù)磁芯窗口面積Aw求Aw12/24/202224Longman6、利用AP法選擇磁芯尺寸連續(xù)模式的電感設(shè)計電流密度6、利用AP法選擇磁芯尺寸連續(xù)模式的電感設(shè)計窗口利用系數(shù)B的選擇依據(jù)：小于B/(1+k)12/24/202225Longman6、利用AP法選擇磁芯尺寸連續(xù)模式的電感設(shè)計窗口利用6、利用AP法選擇磁芯尺寸連續(xù)模式的電感設(shè)計輸出功率在1kW以上，一般采用氣隙磁芯。因環(huán)形磁粉芯價格高，且加工困難。但是氣隙磁芯在氣隙附近邊緣磁通穿過線圈，造成附加損耗，這在工藝上應(yīng)當(dāng)注意的。12/24/202226Longman6、利用AP法選擇磁芯尺寸連續(xù)模式的電感設(shè)計輸7、計算匝數(shù)12/24/202227Longman7、計算匝數(shù)12/18/202227Longman臨界Boost電感設(shè)計12/24/202228Longman臨界Boost電感設(shè)計12/18/202228Longman1、臨界連續(xù)特征CRM電感設(shè)計以峰值控制法為例說明控制概念.CRM控制法（1）功率開關(guān)零電流導(dǎo)通（2）電感電流線性上升（3）當(dāng)峰值電流達到跟蹤的參考電流（正弦波）時開關(guān)關(guān)斷，電感電流線性下降到零。（4）開關(guān)再次開通。12/24/202229Longman1、臨界連續(xù)特征CRM電感設(shè)計以峰值1、臨界連續(xù)特征CRM電感設(shè)計或效率輸出功率輸入電流有效值輸入電壓有效值即輸入功率導(dǎo)通時間與輸入電壓的平方成正比12/24/202230Longman1、臨界連續(xù)特征CRM電感設(shè)計或效率2、確定輸出電壓CRM電感設(shè)計

電感的導(dǎo)通伏秒應(yīng)當(dāng)?shù)扔诮刂箷r伏秒輸出電壓Uo一定大于輸入電壓Uip，如果輸出電壓接近輸入電壓，在輸入電壓峰值附近，截止時間遠(yuǎn)大于導(dǎo)通時間，開關(guān)周期很長，即頻率很低。12/24/202231Longman2、確定輸出電壓CRM電感設(shè)計電感的導(dǎo)通伏2、確定輸出電壓CRM電感設(shè)計符號定義輸入電壓高，導(dǎo)通時間長，輸入的電壓低，導(dǎo)通時間短12/24/202232Longman2、確定輸出電壓CRM電感設(shè)計符號輸入例題CRM電感設(shè)計假定導(dǎo)通時間為:Ton=10μs;輸入電壓最小峰值：1.414Uimin/Uo=0.65;根據(jù)Uo=Ui/(1-D)得D=0.35如果輸入電壓在±20%范圍變化;最低輸入電壓為220×0.8=176V;輸出電壓:Uo=1.414×220×0.8/0.65＝383V.周期為:T=Ton/D=10/0.35=28.57μs，頻率f=1/28.75μs=35kHz。12/24/202233Longman例題CRCRM電感設(shè)計在15°時，周期為12μs,相當(dāng)于開關(guān)頻率為83kHz在最高輸入電壓時，得到最高電壓導(dǎo)通時間Tonh＝(0.8/1.2)2×TonL＝4.444μs，在峰值時的開關(guān)周期為T＝Tonh/(1-1.414×1.2×220/383)＝176μs，相當(dāng)于開關(guān)頻率為5.66kHz。12/24/202234LongmanCRM電感設(shè)計在15°時，周期為12μs,相當(dāng)于開關(guān)頻率為8如果將輸出電壓提高到410V(1)最低輸入電壓時開關(guān)周期為25.45μs，開關(guān)頻率為39.3kHz。(2)15°時為11.864μs,開關(guān)周期為84.5kHz。(3)輸入最高電壓峰值時，周期為49.2μs,開關(guān)頻率為20.3kHz。(4)頻率變化范圍大為減少。即使在輸入電壓過零處，截止時間趨近零，開關(guān)頻率約為100kHz。最高頻率約為最低頻率只有5倍。而在383V輸出電壓時，卻為18倍。CRM電感設(shè)計12/24/202235Longman如果將輸出電壓提高到410V(1)最低輸入電壓時開關(guān)周期為結(jié)論（1）提高輸出電壓，開關(guān)頻率變化范圍小，有利于輸出濾波。（2）功率管和整流二極管要更高的電壓定額，導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗增加。（3）220V±20%交流輸入，一般選擇輸出電壓為410V左右。（4）110V±20%交流輸入，輸出電壓選擇210V。CRM電感設(shè)計12/24/202236Longman結(jié)論（1）提高輸出電壓，開關(guān)頻率變化范圍小，有利于輸出濾波。3、最大峰值電流CRM電感設(shè)計最大輸入電流有效值電感中最大峰值電流12/24/202237Longman3、最大峰值電流CRM電感設(shè)計最大輸入電感中4、決定電感量CRM電感設(shè)計（1）開關(guān)頻率應(yīng)在20kHz以上，避免噪音。（2）最高輸入電壓峰值時，開關(guān)頻率最低。假定最高輸入電壓峰值的開關(guān)周期為50μs。選擇原則取12/24/202238Longman4、決定電感量CRM電感設(shè)計（1）開關(guān)頻5、選擇磁芯CRM電感設(shè)計磁芯選擇原則應(yīng)考慮最惡劣情況不飽和最低電壓輸入峰值不飽和最大為減少損耗，應(yīng)選擇飽和磁感應(yīng)的70%。最大磁通密度12/24/202239Longman5、選擇磁芯CRM電感設(shè)計磁芯選擇原則5、選擇磁芯CRM電感設(shè)計整個窗口銅的截面積單根導(dǎo)線面積窗口系數(shù)用AP法選擇磁芯尺寸電感線圈圈數(shù)12/24/202240Longman5、選擇磁芯CRM電感設(shè)計整6、計算線圈匝數(shù)CRM電感設(shè)計

12/24/202241Longman6、計算線圈匝數(shù)CRM電感設(shè)計12/18/207、線圈導(dǎo)線截面積CRM電感設(shè)計12/24/202242Longman7、線圈導(dǎo)線截面積CRM電感設(shè)計12/18/CRM電感設(shè)計例題例：輸入220V±20%，輸出功率200W，采用臨界連續(xù)（CRM）,假定效率為0.95。解：輸入最大電流為峰值電流12/24/202243LongmanCRM電感設(shè)計臨界模式電感設(shè)計例題設(shè)輸出電壓為410V，最高輸入電壓時最低頻率為20kHz。即周期為50μs，因此，導(dǎo)通時間為輸入最低電壓峰值時的導(dǎo)通時間12/24/202244Longman臨界模式電感設(shè)計例題設(shè)輸出電壓臨界模式電感設(shè)計例題開關(guān)周期為需要的電感量12/24/202245Longman臨界模式電感設(shè)計例題開關(guān)周期為臨界模式電感設(shè)計例題如果采用磁粉芯，選用鐵硅鋁磁芯。電感系數(shù)電感選擇77439,有效磁導(dǎo)率為60.需要的匝數(shù)為12/24/202246Longman臨界模式電感設(shè)計例題如果采用磁臨界模式電感設(shè)計例題77439的平均磁路長度l=10.74cm，磁場強度為磁導(dǎo)率為60，H＝21Oe，當(dāng)磁導(dǎo)率下降到90%時，為了在給定峰值電流時保持給定電感量，需增加匝數(shù)為：12/24/202247Longman臨界模式電感設(shè)計例題7743臨界模式電感設(shè)計例題此時磁場強度H＝111×21/105＝22.2Oe，μ下降到0.88,此時電感量：滿足設(shè)計要求。最高電壓時開關(guān)頻率提高大約1%。應(yīng)當(dāng)注意到這里使用的是平均電流，實際峰值電流大一倍，最大磁場強度大一倍，從圖上得到磁導(dǎo)率下降到80%，磁場強度從零到最大，平均磁導(dǎo)率為（0.8＋1）/2=0.9，接近0.88。

12/24/202248Longman臨界模式電感設(shè)計例題此時磁場強臨界模式電感設(shè)計例題選取電流密度j=5A/mm2，導(dǎo)線尺寸為：選擇：核算窗口利用系數(shù):則:12/24/202249Longman臨界模式電感設(shè)計例題選取電流密臨界模式電感設(shè)計例題77439鐵硅鋁粉芯外徑內(nèi)徑考慮第一層實際96匝

第二層只要15匝。

12/24/202250Longman臨界模式電感設(shè)計例題77439PFC的電感計算方法總結(jié)（1）弄清所選擇的控制方法一般來講連續(xù)模式有：峰值電流控制、平均電流控制和滯環(huán)控制等方法。此外還有電感電流臨界模式和斷續(xù)模式，可以參考相關(guān)書籍。（2）弄清輸入?yún)?shù)和輸出參數(shù)對電感設(shè)計的影響，尋找最惡劣條件的情況下，如果電感參數(shù)滿足設(shè)計要求，那么在任何工作范圍內(nèi)電感設(shè)計滿足要求。（3）計算電感時應(yīng)密切關(guān)注電感上的電流變化，電感上電壓的變化及其變化的時間即伏秒面積。并遵循能量守恒下電感電流不能突變的原則分析。12/24/202251LongmanPFC的電感計算方法總結(jié)（1）弄清所選擇的控制方法（2）弄清PFC的電感計算方法總結(jié)（5）利用AP法計算計算磁芯的有效磁芯面積和磁芯窗口面積，再查表選擇磁芯。初步設(shè)計后并核算窗口利用系數(shù)。（4）磁性材料設(shè)計時應(yīng)注意磁芯磁場的工作范圍，確保在整個工作時間內(nèi)磁感應(yīng)密度不飽和。并在考慮磁芯損耗、工作頻率和工作溫度等條件下選擇BS。12/24/202252LongmanPFC的電感計算方法總結(jié)（5）利用AP法計算（4）磁性材料設(shè)附錄1：常規(guī)Boost電路工作的三種模式12/24/202253Longman附錄1：常規(guī)Boost電路工作的三種模式12/18/2022附錄2：直流輸入與交流輸入模式比較三種電感電流模式CCMCRMDCMCCMDCMDRMPFC電感電流形狀12/24/202254Longman附錄2：直流輸入與交流輸入模式比較三種電感電流模式CCMCRPFC電感設(shè)計謝謝光臨，請批評指正！12/24/202255LongmanPFC電感設(shè)計謝謝光臨，請批評指正！12/18/202255PFC電感計算南京航空航天大學(xué)周潔敏12/24/202256LongmanPFC電感計算南京航空航天大學(xué)周潔敏12/18/20221LAC/DC整流電路中電流波形功率因數(shù)定義：12/24/202257LongmanAC/DC整流電路中電流波形功率因數(shù)定義：12/18/202諧波電流對電網(wǎng)的危害THD-TotalHarmonicDistortion小知識(1)對電網(wǎng)產(chǎn)生諧波污染（2）造成諧波壓降（3）正弦電壓波形畸變（4）產(chǎn)生電路故障，變電設(shè)備損壞。諧波的危害12/24/202258Longman諧波電流對電網(wǎng)的危害THD-TotalHarmonic利用Boost電路進行PFC校正

電流相位與輸入電壓保持同相位，PF為1?？傊C波失真率輸入電流實現(xiàn)正弦波，使電流失真因數(shù)為0。功率因數(shù)與失真度的關(guān)系功率因數(shù)校正的目的12/24/202259Longman利用Boost電路進行PFC校正電流相位與輸入電壓總研究對象的選擇：一般以Boost電路和反激式電路為討論對象，前者常用于電流連續(xù)和臨界連續(xù)工作方式，后者用于斷續(xù)模式，這兒由于時間關(guān)系只討論Boost電路電感的計算與設(shè)計。PFC校正電路有buckboostFlybackSEPICCuk12/24/202260Longman研究對象的選擇：一般以Boost電路和反激BoostPFC控制模式BoostPFC控制模式連續(xù)模式（CCM）臨界模式（CRM,BCM）斷續(xù)模式（DCM）CCM(ContinuousCurrentMode)BCM(BoundaryConductionMode)CRM(CriticalConductionMode)DCM(DiscontinuousCurrentMode)小知識12/24/202261LongmanBoostPFC控制模式BoostPFC控制模式連續(xù)模式BOOSTPFC控制模式——CCMCCM特點：（1）峰值電流控制（2）滯環(huán)電流控制（3）平均電流控制適用場合大功率場合可恒定（平均電流控制）可變化（如滯環(huán)控制）開關(guān)頻率控制方法三種滯環(huán)電流控制CCM12/24/202262LongmanBOOSTPFC控制模式——CCMCCM特點：（1）峰值電BOOSTPFC控制模式——CRM開關(guān)頻率不固定BCM特點：可獲得單位功率因數(shù)1適用中小功率場合導(dǎo)通時間固定使電感電流始終處于BCM模式12/24/202263LongmanBOOSTPFC控制模式——CRM開關(guān)頻率不固定BCM特點BOOSTPFC控制模式——DCMDCM特點1、占空比近似不變時電感電流的峰值與輸入電壓成正比。2、輸入電流波形自然跟隨輸入電壓波形3、功率管峰值電流大12/24/202264LongmanBOOSTPFC控制模式——DCMDCM特點1、占空比近似PFC的控制方法:連續(xù)模式的控制方法峰值電流控制滯環(huán)控制方法平均電流控制12/24/202265LongmanPFC的控制方法:連續(xù)模式的控制方法峰值電流控制滯環(huán)控制討論的內(nèi)容一、連續(xù)模式的電感設(shè)計二、臨界連續(xù)模式電感設(shè)計12/24/202266Longman討論的內(nèi)容一、連續(xù)模式的電感設(shè)計二、臨界連續(xù)模式電感設(shè)計121、確定輸出電壓連續(xù)模式的電感設(shè)計輸出電壓可以選擇390~410V輸入電壓220V，50Hz，變化范圍是額定值的20%(Δ=20)，最高峰值電壓是：（1）輸入電網(wǎng)電壓變化范圍（Uin±Δ%）（2）輸出電壓高于輸入最高電壓的峰值（3）輸出電壓一般是輸入最高峰值的1.05~1.1倍例如12/24/202267Longman1、確定輸出電壓連續(xù)模式的電感設(shè)計輸出電壓可以選擇31、確定輸出電壓連續(xù)模式的電感設(shè)計（Uin

±Δ%）12/24/202268Longman1、確定輸出電壓連續(xù)模式的電感設(shè)計（Uin±2、確定最大輸入電流連續(xù)模式的電感設(shè)計（1）電感應(yīng)當(dāng)在最大電流時避免飽和。（2）最大電流發(fā)生在輸入電壓最低，并且輸出功率最大時。12/24/202269Longman2、確定最大輸入電流連續(xù)模式的電感設(shè)計（1）電感應(yīng)3、確定工作頻率連續(xù)模式的電感設(shè)計功率器件效率輸出功率等級工作頻率例如輸出功率1500W功率管為MOSFET開關(guān)頻率70~100kHz12/24/202270Longman3、確定工作頻率連續(xù)模式的電感設(shè)計功率器件效率4.確定最低輸入電壓峰值時最大占空度（1）根據(jù)Boost電路的公式，占空度最大發(fā)生在什么時候？最大占空度輸入電壓最?。ǚ逯担?）極限情況，不應(yīng)造成輸入電流失真。輸出電壓U0太低，在最高輸入電壓峰值時占空度非常小，由于功率開關(guān)的開關(guān)時間限制，可能輸入電流不能跟蹤輸入電壓，造成THD加大。

12/24/202271Longman4.確定最低輸入電壓峰值時最大占空度（1）根據(jù)Boost5、求需要的電感量連續(xù)模式的電感設(shè)計電感中電流波形12/24/202272Longman5、求需要的電感量連續(xù)模式的電感設(shè)計電感中電5、求需要的電感量連續(xù)模式的電感設(shè)計12/24/202273Longman5、求需要的電感量連續(xù)模式的電感設(shè)計12/18/25、求需要的電感量連續(xù)模式的電感設(shè)計電感電流變化量定義系數(shù)：12/24/202274Longman5、求需要的電感量連續(xù)模式的電感設(shè)計電感電流6、利用AP法選擇磁芯尺寸連續(xù)模式的電感設(shè)計Boost電路磁芯工作在磁化曲線的第一象限。12/24/202275Longman6、利用AP法選擇磁芯尺寸連續(xù)模式的電感設(shè)計6、利用AP法選擇磁芯尺寸連續(xù)模式的電感設(shè)計小知識AP法選擇磁芯:(2)求窗口面積Aw(1)求磁芯有效截面積Ae查表選磁芯型號求Ae12/24/202276Longman6、利用AP法選擇磁芯尺寸連續(xù)模式的電感設(shè)計小6、利用AP法選擇磁芯尺寸連續(xù)模式的電感設(shè)計電感磁芯的工作在磁化曲線的第一象限求磁感應(yīng)B的工作范圍如果電感線性的12/24/202277Longman6、利用AP法選擇磁芯尺寸連續(xù)模式的電感設(shè)計電感磁芯的6、利用AP法選擇磁芯尺寸連續(xù)模式的電感設(shè)計（C）最大輸入電流不飽和損耗與溫度的關(guān)系B的選擇Boost電感特點（A）直流分量很大（B）磁芯損耗小于銅損耗12/24/202278Longman6、利用AP法選擇磁芯尺寸連續(xù)模式的電感設(shè)計（C）最6、利用AP法選擇磁芯尺寸連續(xù)模式的電感設(shè)計電流密度N匝導(dǎo)線的面積窗口系數(shù)磁芯窗口面積Aw求Aw12/24/202279Longman6、利用AP法選擇磁芯尺寸連續(xù)模式的電感設(shè)計電流密度6、利用AP法選擇磁芯尺寸連續(xù)模式的電感設(shè)計窗口利用系數(shù)B的選擇依據(jù)：小于B/(1+k)12/24/202280Longman6、利用AP法選擇磁芯尺寸連續(xù)模式的電感設(shè)計窗口利用6、利用AP法選擇磁芯尺寸連續(xù)模式的電感設(shè)計輸出功率在1kW以上，一般采用氣隙磁芯。因環(huán)形磁粉芯價格高，且加工困難。但是氣隙磁芯在氣隙附近邊緣磁通穿過線圈，造成附加損耗，這在工藝上應(yīng)當(dāng)注意的。12/24/202281Longman6、利用AP法選擇磁芯尺寸連續(xù)模式的電感設(shè)計輸7、計算匝數(shù)12/24/202282Longman7、計算匝數(shù)12/18/202227Longman臨界Boost電感設(shè)計12/24/202283Longman臨界Boost電感設(shè)計12/18/202228Longman1、臨界連續(xù)特征CRM電感設(shè)計以峰值控制法為例說明控制概念.CRM控制法（1）功率開關(guān)零電流導(dǎo)通（2）電感電流線性上升（3）當(dāng)峰值電流達到跟蹤的參考電流（正弦波）時開關(guān)關(guān)斷，電感電流線性下降到零。（4）開關(guān)再次開通。12/24/202284Longman1、臨界連續(xù)特征CRM電感設(shè)計以峰值1、臨界連續(xù)特征CRM電感設(shè)計或效率輸出功率輸入電流有效值輸入電壓有效值即輸入功率導(dǎo)通時間與輸入電壓的平方成正比12/24/202285Longman1、臨界連續(xù)特征CRM電感設(shè)計或效率2、確定輸出電壓CRM電感設(shè)計

電感的導(dǎo)通伏秒應(yīng)當(dāng)?shù)扔诮刂箷r伏秒輸出電壓Uo一定大于輸入電壓Uip，如果輸出電壓接近輸入電壓，在輸入電壓峰值附近，截止時間遠(yuǎn)大于導(dǎo)通時間，開關(guān)周期很長，即頻率很低。12/24/202286Longman2、確定輸出電壓CRM電感設(shè)計電感的導(dǎo)通伏2、確定輸出電壓CRM電感設(shè)計符號定義輸入電壓高，導(dǎo)通時間長，輸入的電壓低，導(dǎo)通時間短12/24/202287Longman2、確定輸出電壓CRM電感設(shè)計符號輸入例題CRM電感設(shè)計假定導(dǎo)通時間為:Ton=10μs;輸入電壓最小峰值：1.414Uimin/Uo=0.65;根據(jù)Uo=Ui/(1-D)得D=0.35如果輸入電壓在±20%范圍變化;最低輸入電壓為220×0.8=176V;輸出電壓:Uo=1.414×220×0.8/0.65＝383V.周期為:T=Ton/D=10/0.35=28.57μs，頻率f=1/28.75μs=35kHz。12/24/202288Longman例題CRCRM電感設(shè)計在15°時，周期為12μs,相當(dāng)于開關(guān)頻率為83kHz在最高輸入電壓時，得到最高電壓導(dǎo)通時間Tonh＝(0.8/1.2)2×TonL＝4.444μs，在峰值時的開關(guān)周期為T＝Tonh/(1-1.414×1.2×220/383)＝176μs，相當(dāng)于開關(guān)頻率為5.66kHz。12/24/202289LongmanCRM電感設(shè)計在15°時，周期為12μs,相當(dāng)于開關(guān)頻率為8如果將輸出電壓提高到410V(1)最低輸入電壓時開關(guān)周期為25.45μs，開關(guān)頻率為39.3kHz。(2)15°時為11.864μs,開關(guān)周期為84.5kHz。(3)輸入最高電壓峰值時，周期為49.2μs,開關(guān)頻率為20.3kHz。(4)頻率變化范圍大為減少。即使在輸入電壓過零處，截止時間趨近零，開關(guān)頻率約為100kHz。最高頻率約為最低頻率只有5倍。而在383V輸出電壓時，卻為18倍。CRM電感設(shè)計12/24/202290Longman如果將輸出電壓提高到410V(1)最低輸入電壓時開關(guān)周期為結(jié)論（1）提高輸出電壓，開關(guān)頻率變化范圍小，有利于輸出濾波。（2）功率管和整流二極管要更高的電壓定額，導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗增加。（3）220V±20%交流輸入，一般選擇輸出電壓為410V左右。（4）110V±20%交流輸入，輸出電壓選擇210V。CRM電感設(shè)計12/24/202291Longman結(jié)論（1）提高輸出電壓，開關(guān)頻率變化范圍小，有利于輸出濾波。3、最大峰值電流CRM電感設(shè)計最大輸入電流有效值電感中最大峰值電流12/24/202292Longman3、最大峰值電流CRM電感設(shè)計最大輸入電感中4、決定電感量CRM電感設(shè)計（1）開關(guān)頻率應(yīng)在20kHz以上，避免噪音。（2）最高輸入電壓峰值時，開關(guān)頻率最低。假定最高輸入電壓峰值的開關(guān)周期為50μs。選擇原則取12/24/202293Longman4、決定電感量CRM電感設(shè)計（1）開關(guān)頻5、選擇磁芯CRM電感設(shè)計磁芯選擇原則應(yīng)考慮最惡劣情況不飽和最低電壓輸入峰值不飽和最大為減少損耗，應(yīng)選擇飽和磁感應(yīng)的70%。最大磁通密度12/24/202294Longman5、選擇磁芯CRM電感設(shè)計磁芯選擇原則5、選擇磁芯CRM電感設(shè)計整個窗口銅的截面積單根導(dǎo)線面積窗口系數(shù)用AP法選擇磁芯尺寸電感線圈圈數(shù)12/24/202295Longman5、選擇磁芯CRM電感設(shè)計整6、計算線圈匝數(shù)CRM電感設(shè)計

12/24/202296Longman6、計算線圈匝數(shù)CRM電感設(shè)計12/18/207、線圈導(dǎo)線截面積CRM電感設(shè)計12/24/202297Longman7、線圈導(dǎo)線截面積CRM電感設(shè)計12/18/CRM電感設(shè)計例題例：輸入220V±20%，輸出功率200W，采用臨界連續(xù)（CRM）,假定效率為0.95。解：輸入最大電流為峰值電流12/24/202298LongmanCRM電感設(shè)計臨界模式電感設(shè)計例題設(shè)輸出電壓為410V，最高輸入電壓時最低頻率為20kHz。即周期為50μs，因此，導(dǎo)通時間為輸入最低電壓峰值時的導(dǎo)通時間12/24/202299Longman臨界模式電感設(shè)計例題設(shè)輸出電壓臨界模式電感設(shè)計例題開關(guān)周期為需要的電感量12/24/2022100Longman臨界模式電感設(shè)計