在Boost電路的PFC電感計(jì)算過程中,輸出電壓是一個(gè)非常重要的參數(shù),工程師需要依據(jù)相應(yīng)公式進(jìn)行計(jì)算。本文將會(huì)通過對(duì)臨界連續(xù)Boost電感輸出電壓的計(jì)算和確定過程進(jìn)行簡(jiǎn)析,幫助新人工程師快速掌握計(jì)算方法和基礎(chǔ)公式。
在臨界連續(xù)Boost電路中,其功率電感的導(dǎo)通伏秒應(yīng)當(dāng)?shù)扔诮刂箷r(shí)伏秒,此時(shí)有公式:
在上述公式的基礎(chǔ)上,我們依據(jù)該公式給出的條件進(jìn)行變換,可得到計(jì)算方法為:
此時(shí),整個(gè)電路的開關(guān)周期可通過公式代入計(jì)算為:
通過對(duì)上述公式的推理和計(jì)算后,我們可以很明的看到,在臨界連續(xù)Boost中輸出電壓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(shí)間遠(yuǎn)大于導(dǎo)通時(shí)間,開關(guān)周期很長(zhǎng),即頻率很低。如果首先決定低輸入電壓對(duì)應(yīng)的導(dǎo)通時(shí)間為TonL,高輸入電壓的導(dǎo)通時(shí)間可計(jì)算為:
通過對(duì)上文中所提供公式的進(jìn)行計(jì)算,工程師就可以很的得到開關(guān)周期頻率與不同電壓比的關(guān)系。
在這里我們可以通過一個(gè)案例來做更進(jìn)一步的解析。我們首先假定導(dǎo)通時(shí)間為10μs,則1.414Uimin/ Uo=0.65,此時(shí)如果輸入電壓在±20%范圍變化,低輸入電壓為220×0.8,輸出電壓為Uo=1.414×220×0.8/0.65=383V。周期為10/0.35=28.57μs,頻率為35kHz。在15°時(shí),周期為12μs,相當(dāng)于開關(guān)頻率為83kHz。在高輸入電壓時(shí),代入公式進(jìn)行計(jì)算后可得到高電壓導(dǎo)通時(shí)間可計(jì)算為(0.8/1.2)2×TonL=4.444μs,在峰值時(shí)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。
在這個(gè)案例中,如果我們將輸出電壓提高到410V,那么通過計(jì)算可得出低輸入電壓時(shí)開關(guān)周期為25.45μs,開關(guān)頻率為39.3kHz。15°時(shí)為11.864μs,開關(guān)周期為84.5kHz。輸入高電壓峰值時(shí),周期為49.2μs,開關(guān)頻率為20.3kHz。頻率變化范圍大為減少。即使在輸入電壓過零處,截止時(shí)間趨近零,開關(guān)頻率約為100kHz。高頻率約為低頻率只有5倍。而在383V輸出電壓時(shí),卻為18倍。
通過以上計(jì)算我們可以看到,在臨界連續(xù)Boost電路中提高輸出電壓,開關(guān)頻率變化范圍小,有利于輸出濾波。但是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。因此在日常的工作運(yùn)行中,當(dāng)條件是220V±20%交流輸入時(shí),一般選擇輸出電壓為410V左右。當(dāng)條件是110V±20%交流輸入時(shí),輸出電壓一般會(huì)選擇210V左右。
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