
功率矯正PFC是一種反映電能是否被有效利用的參數(shù),其幫助開(kāi)發(fā)者觀察電能的有效利用度,方便了設(shè)計(jì)過(guò)程。而APFC則比PFC更近一步,APFC是有源功率校正的縮寫(xiě),這種技術(shù)能夠有效提高電子裝置網(wǎng)側(cè)功率因數(shù),并且能夠?qū)⒕€路的損耗降到最低,從而達(dá)到節(jié)能高效的目的。在本文中,小編將為大家介紹APFC電感如何來(lái)選用磁粉心。
磁粉心的飽和磁通密度高達(dá)10T(10000Gs)左右,在強(qiáng)磁場(chǎng)條件下,即工作在大電流時(shí),磁芯不易飽和。制作APFC電感,不用開(kāi)氣隙,不會(huì)對(duì)電路產(chǎn)生電磁干擾(EMI)。而且由于其直流偏磁動(dòng)態(tài)線性相當(dāng)好,通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算可以精確地控制在額定電流時(shí)的電感值。恰當(dāng)選擇磁芯尺寸和線圈匝數(shù),還能得到滿意的磁芯損耗的結(jié)果。
常見(jiàn)的磁粉心有鉬坡莫合金磁粉心(MPP)、高磁通磁粉心(HF)、鐵硅鋁磁粉心(MS)和鐵粉磁芯(IP)。前兩種,國(guó)內(nèi)習(xí)慣上稱(chēng)為鐵鎳鉬磁粉心和鐵鎳磁粉心。它們的磁芯損耗數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。前3種為美國(guó)阿諾集團(tuán)(ARNOLD)產(chǎn)品,后1種為臺(tái)灣產(chǎn)品。從表1可以明顯看出MPP磁芯損耗最低,鐵粉心損耗最高,其它兩種居中。某種條件下,MS磁芯損耗略低于HF磁芯,接近MPP磁芯。
MPP磁芯價(jià)格比較貴,損耗低與成本高之間有矛盾,在要求溫升必須很低時(shí),不得不采用這種較貴的磁芯。對(duì)于要求不是特別嚴(yán)格的場(chǎng)合,完全可以經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì),采用其他磁芯,甚至采用損耗高的鐵粉心,也能得到滿意的結(jié)果。
對(duì)電感設(shè)計(jì)有關(guān)參數(shù)的剖析
對(duì)于設(shè)計(jì)與制作APFC電感,主要要求其溫升低(即損耗要小),另外偏磁影響小,能有效控制電感值在額定電流時(shí)不低于臨界電感值。
為了設(shè)計(jì)出性能價(jià)格比滿意的APFC電感,有必要對(duì)電感設(shè)計(jì)的有關(guān)參數(shù)進(jìn)行充分的剖析。有些參數(shù)是與磁芯規(guī)格尺寸有關(guān)的如:AL、Ae、le、Ve、Wt、l/N、SA、Wa等。由le派生出H/NI,它等于0.4π/le,可稱(chēng)它為磁場(chǎng)強(qiáng)度系數(shù)。磁芯大,le就大,此值就小。乘上NI就是磁場(chǎng)強(qiáng)度值H。另外,亦可稱(chēng)它為飽和系數(shù),此值小,就不易飽和。在相同NI時(shí),大磁芯就比小磁芯不容易飽和。還有一個(gè)參數(shù):線圈匝數(shù)N。匝數(shù)多,電感值就大。l/N為每匝導(dǎo)線平均長(zhǎng)度,單位為cm。SA為線圈表面積,AL為電感系數(shù),單位為nH/N2或μH/N2。電感系數(shù)同有效磁導(dǎo)率之間有這樣的關(guān)系:AL=μe·4π·Ae/le。
電感系數(shù)與匝數(shù)和電感量之間的關(guān)系為:L=N2·AL。
控制磁芯飽和比較簡(jiǎn)單,就是選用尺寸大的磁芯;采用磁導(dǎo)率低的材料。事實(shí)上,可以看出,低磁導(dǎo)率的曲線,隨磁場(chǎng)強(qiáng)度增大而下降的趨勢(shì),比較平穩(wěn)緩慢(注:原稿縱坐標(biāo)稱(chēng)“百分磁導(dǎo)率”,這里用相對(duì)磁導(dǎo)率μr表示)。
圖3 SUPPER—MSS相對(duì)磁導(dǎo)率(μr)—直流磁場(chǎng)強(qiáng)度(H)特性曲線
注:表中橫坐標(biāo)的數(shù)值以O(shè)e作單位,系非法定單位,現(xiàn)換算為A.cm-1,1Oe=0.796A.cm-1
同磁芯損耗有關(guān)的參數(shù)比較多,為設(shè)計(jì)者提供了調(diào)整余地。
有兩個(gè)公式:Pcore=kfmBn和Bac=(L△I·102)/2AeN。
前一公式說(shuō)明磁芯損耗正比于頻率和磁通密度。頻率一定時(shí),磁通密度小,損耗就小。從后一公式可以看出,在分子值不變時(shí),增大分母值,即增大Ae或N,或增大兩者的乘積,Bac值就減少。N值增加會(huì)加大銅損和磁場(chǎng)強(qiáng)度,要適當(dāng)處理。如選用低磁導(dǎo)率的材料,N增加既不會(huì)增加電感量又不會(huì)因磁場(chǎng)強(qiáng)度增加而使μr減少更多。增加Ae,會(huì)因AL值增加而使匝數(shù)減少,但只要兩者乘積增加就行。例如Ae增加1倍,AL也增加1倍,但N僅減少30%,Ae與N的乘積可增加40%,從而使Bac降低近30%。因此,只要對(duì)有關(guān)參數(shù)調(diào)整得當(dāng),就可以得到滿意的設(shè)計(jì)效果。
以上內(nèi)容就是在針對(duì)APFC的電感選用磁粉心時(shí),需要對(duì)電感進(jìn)行的有關(guān)參數(shù)分析。APFC如此優(yōu)秀,當(dāng)然對(duì)其電感選用的磁粉心選擇當(dāng)然不會(huì)這么簡(jiǎn)單就可以分析完全,在之后的文章中,小編將為大家?guī)?lái)有關(guān)的實(shí)例分析,請(qǐng)大家持續(xù)關(guān)注電源網(wǎng)的文章更新。
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