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Boost實現的PFC輸出電容快速估算法

  在DC/DC應用中Boost電路的輸出電容選擇方法與之前反激電路(Buck-Boost)一樣,而用于AC/DC中分析方法就有所不同了。在前面的分析中已知電解電容的臨界ESR紋波頻率約為2kHz左右,在PFC應用中電容上的輸入頻率為2倍工頻頻率既100Hz(或120Hz),這么低的頻率下ESR電阻對紋波的影響是可以忽略的。以下圖PFC電路為例:

圖3-1 Boost拓撲實現的PFC電路

  輸入AC220、輸出DC400V、工頻50Hz、功率300W、負載533、電容100uF,按照上圖中的參數獲得的波形曲線如下:

圖3-2 連續模式PFC波形

  Boost電路的特點是輸入電流連續、輸出電流斷續,而PFC電路上的主要紋波是由工頻周期產生遠大于開關紋波,用下圖來進行分析說明:

圖3-3 PFC電路輸出紋波計算

  紋波的計算依然采用公式△V=q/Co,上左圖(a)電感電流是連續的上右圖(b)實際流經輸出二極管的電流是斷續的,將輸出電流做“連續化”處理后就得到圖中藍色曲線(Iavg)其與輸出電流Io所圍成的面積就是工頻周期的充、放電電荷q。基本公式如下:

  觀察上左圖(a)當輸出電流Io一定時電荷量q也是一定的,因而可以整理出一個常系數方程避免每次都進行三角函數的積分運算從而得出一個快速估算方法:

  其中的常系數為0.159(1/2π),fo=50Hz(或60Hz)(理論計算的結果△Vpp=23.85與仿真結果相近)。

  這個估算方程同樣也適用于臨界模式的PFC,見下圖仿真

圖3-4 臨界模式PFC波形

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