如图,图腾柱PFC的电感损耗估算输入交流电压176V~264V ;输出直流电压400V
额定功率3.3kW电感电流工作模式:临界模式S1和S2高频,S3和S4工频 占空比DS1_max=0.377(Vin=176V),DS2_min=0.066(Vin=264V)
磁芯选型根据AP法,磁通密度在频率最低,电流峰值最大处不饱和。
这种 变频率下 用磁环设计的电感损耗怎么进行估算呢?
如图,图腾柱PFC的电感损耗估算输入交流电压176V~264V ;输出直流电压400V
额定功率3.3kW电感电流工作模式:临界模式S1和S2高频,S3和S4工频 占空比DS1_max=0.377(Vin=176V),DS2_min=0.066(Vin=264V)
磁芯选型根据AP法,磁通密度在频率最低,电流峰值最大处不饱和。
这种 变频率下 用磁环设计的电感损耗怎么进行估算呢?
一、电感设计流程
确定输出电压
输入电网电压一般都有一定的变化范围(例如,Uin ± A%),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。输出电压通常是输入最高峰值电压的1.05~1.1倍。
决定最大输入电流
最大交流输入电流发生在输入电压最低且输出功率最大时。计算公式为:Iimax = Po / (Uimin * η),其中Po是输出功率,Uimin是最低输入电压,η是Boost级效率(通常在95%以上)。
决定工作频率
工作频率由功率器件、效率和功率等级等因素决定。例如,对于1.5kW的输出功率,功率管为MOSFET时,开关频率通常在70~100kHz范围内。
决定电感量
为保证电流连续,Boost电感应当足够大。具体计算需根据工作模式(连续、临界连续、断续)进行。在临界连续模式下,电感量需满足:L > (Uimin * Dpmax) / (2 * f * Iimax * k),其中Dpmax是最大占空比,f是开关频率,k是电感电流纹波系数(0.15~0.2)。
选择磁芯
使用AP法(面积乘积法)选择磁芯尺寸。根据电磁感应定律和磁芯的有效截面积、窗口面积等参数,计算并选择合适的磁芯。
计算线圈匝数和导线尺寸
根据磁芯的尺寸和电感量要求,计算所需的线圈匝数和导线尺寸。导线尺寸的选择需考虑电流密度和温升等因素。
二、损耗计算
铜损
铜损主要由电感线圈中的电流产生。计算公式为:Pcu = I2rms * Rdc,其中Irms是电感电流的有效值,Rdc是线圈的直流电阻。
铁损
铁损主要由磁芯在交变磁场中产生的涡流和磁滞损耗组成。铁损的计算较为复杂,通常需要通过实验或仿真得到。在设计过程中,可以通过选择合适的磁芯材料和磁通密度来降低铁损。
总损耗估算
总损耗约为铜损和铁损之和。然而,由于图腾柱PFC的AC侧电感工作在高频和变频条件下,损耗的计算更为复杂。在实际应用中,可以通过取几个典型点进行损耗计算,然后求平均值来近似估算总损耗。
三、注意事项
磁芯不饱和:在设计过程中,要确保磁芯在最大输入电流时不会饱和,以避免电感量下降和损耗增加。
散热设计:电感在工作过程中会产生一定的热量,需要进行合理的散热设计,以保证电感的稳定性和可靠性。
实验验证:在完成电感设计和损耗计算后,需要通过实验验证设计的合理性和准确性。
综上所述,对图腾柱PFC的AC侧电感进行设计和损耗计算是一个复杂的过程,需要综合考虑多个因素。在实际应用中,可以根据具体的需求和条件进行调整和优化。