PFC电感计算公式.PDF

PFC电感计算公式是开关电源设计中的重要知识点，PFC全称为功率因数校正（Power Factor Correction）。功率因数是指交流电路中电压波形与电流波形间的相位差及电流波形的畸变程度，通过功率因数校正技术，可以减小功率因数，提高电能的使用效率。 在APFC（有源功率因数校正）电路中，电感是关键组成部分，其作用是将输入电流整形为跟随输入电压的正弦波形，从而提高整个电路的功率因数，使其接近1。APFC电路通常采用Boost电路结构，即升压型PFC电路。在Boost PFC电路中，电感的计算和设计对整个电路的性能至关重要。 Boost PFC电路有三种基本的工作模式，分别是连续导电模式（CCM）、临界连续导电模式（CRM）和断续导电模式（DCM）。在临界连续模式下，电感电流在每个开关周期内的上升段和下降段均达到零，这是计算过程中经常考虑的工作模式。在连续模式下，电感电流始终不降为零，而在断续模式下，电感电流在一个周期内会出现降为零的情况。 电感的设计计算涉及多个参数，包括输入电压（Ui）、输入电流（Ii）、输出电压（Uo）、开关频率（T）等。在连续模式下，电感计算的一个关键公式为：L = (Uo × Ui) / (2 × f × ΔI)，其中f为开关频率，ΔI为电感电流纹波。 在临界连续模式下，电感的设计重点是确保其在不同的输入电压条件下，开关频率能够保持在20kHz以上，以避免出现可听的音频噪声。通过设定最小输入电压下的导通时间（Ton），可以推导出电感值的计算公式。 为了进一步精确定义电感的参数，需要对电感中峰值电流进行估算，峰值电流一般是有效值电流的2倍，即Ipeak = 2 × Ii。而输出电压的确定应根据输入电压的波动范围来设定，以确保开关频率变化范围不大，有利于输出滤波器的设计。 磁芯的选择同样关键。通过AP法（Ampere-Turns Product Method）可以确定磁芯尺寸，计算公式中涉及到电感线圈匝数（N）和磁芯有效截面积（Ae）。匝数的计算又与输入电流峰值（Ipeak）有关，确保在最低电压峰值时磁芯不会饱和。 计算线圈匝数时，需考虑电感的额定电流和磁芯的窗口面积，通过这些参数可以计算出线圈导线截面积（Acu），确保导线不会过热。实际应用中还需考虑到电感的损耗、温度和可靠性等因素。 在文档中提到的一个实际例子中，通过设定输入电压范围为220Vac±20%，选择输出电压为380V或410V，可以计算出不同条件下的导通时间和开关频率。通过这种设计，可以在确保功率因数校正的同时，选择适合的输出电压，使得PFC电路工作在最佳状态。 总结来看，PFC电感的设计涉及到多个电气参数的计算与权衡，必须精确地考虑电路的工作模式、电感值、磁芯选择、线圈匝数及导线截面积等因素，以确保整个PFC电路可以高效且稳定地工作。在开关电源领域，掌握PFC电感计算的知识，对于电源设计师来说是非常重要的。