开关电源临界模式下的PFC电感量推导

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临界模式PFC电感量计算真的非常简单!
对于很多工程师来说开关电源PFC电感的计算比较懵,今天我对临界模式下的PFC做了一下简单的推导,我觉得比反激正激变压器要更好更容易计算,也更好理解。
好了我们一起进入正题
我们要计算就得找切入点,我们都知道升压PFC我们计算都是在最低输入交流电压下,电压波峰时来计算。
开关电源

磁通密度公式
开关电源

下面我们再来证明第1点是否正确,对于第1点的证明稍微复杂一点,不过不要紧我们一步步来。
PFC的最低开关频率实际上是由电感来决定的。
开关电源

我们假设一个PFC开关电源输入电压Vin为Vac,在开关MOS VT1导通时,PFC升压电感T两端的电压是Von,当开关MOS VT1关断时电感T两端的电压是Voff,输出电压为Vo,波峰处的峰值电流为Ipk(关于在额定负载下Ipk只要输入电压固定了Ipk就固定了)。
开关电源
   
1、在这个点(最低输入电压波峰处)计算既有特殊性(频率最低)容易计算。
2、在这个点(最低输入电压波峰处)又是磁芯的磁通密度最大的时候这样算出来能保证整个范围不饱和。
所以我们在最低输入电压下的波峰位置来计算PFC电感是最方便的。
建议上面的推导过程的这2点,只要知道结构就行没必要太纠结,直接在这个点计算电感量就好了。
我们下面开始计算PFC电感的电感量
开关电源

开关电源

首先计算出
Ipk,功率/电压 乘以根号下2 就是工频峰值电流
D,就是Boost的占空比一样的方法
Ton
当然还有自己预设最低工作频率fs_min
下面直接根据功率的公式,再引入电感量来列出公式
Pin=Vin_min*I
我们在I中引入电感的参数
由于是CRM模式所以工频峰值电流刚好就是高频峰值电流的一半
Ip=2*Ipk
Ipk=Ip/2
开关电源

然后计算有效值电流
然后再根据功率计算公式
功率=有效值电压*有效值电流
化简得到
开关电源

至此,临界模式下的PFC电感量的计算公式已经出炉,如有错误的地方还请各位工程师及时指出。

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