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【原创】CRM模式PFC设计之一——电感的计算

对于小功率电源一般都采用临界导通型(CRM)模式APFC,它出现在正弦波零跨越时,可以改变开关频率且可以使开关频率变得非常高,不过一般IC内部都有对频率上限进行限制,防止EMI测试无法通过。

CRM模式APFC原理图:

 

 

 

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2011-05-09 20:39

下面具体讲讲CRM模式APFC的电感的计算:

条件:

输入最低交流电压电压Vmin=85V,

输入最高交流电压电压Vmax=265V,

输入交流电源频率Fac=50Hz,

输出功率Pout=100W

输出直流电压Vout=390V

最低满载效率η=92%

开关频率f=100KHz

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2011-05-09 20:40
@javike
下面具体讲讲CRM模式APFC的电感的计算:条件:输入最低交流电压电压Vmin=85V,输入最高交流电压电压Vmax=265V,输入交流电源频率Fac=50Hz,输出功率Pout=100W输出直流电压Vout=390V最低满载效率η=92%开关频率f=100KHz

计算步骤如下:

1. 先根据效率计算出最大输入功率Pin-max=Pout/η=100/0.92=108.7W

2. 因为输入电流的最大值出现在最低输入交流电压AC85V时,

所以,输入电流最大有效值Iinrms-max=Pin/Vac=108.7/85=1.279A

即输入电流有效峰值Iinrms-pk=2*SQRT(2)*Iinrms-max=2*SQRT(2)*1.279=3.617A

3. 开关周期为T=1/f=1/100000=10uS

4. 最高输入电压时的导通时间Ton-h=T*(1-SQRT(2)*Vin-max/Vout)=10*(1-SQRT(2)*265/390)=0.39uS

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2011-05-09 20:40
@javike
计算步骤如下:1.先根据效率计算出最大输入功率Pin-max=Pout/η=100/0.92=108.7W2.因为输入电流的最大值出现在最低输入交流电压AC85V时,所以,输入电流最大有效值Iinrms-max=Pin/Vac=108.7/85=1.279A即输入电流有效峰值Iinrms-pk=2*SQRT(2)*Iinrms-max=2*SQRT(2)*1.279=3.617A3.开关周期为T=1/f=1/100000=10uS4.最高输入电压时的导通时间Ton-h=T*(1-SQRT(2)*Vin-max/Vout)=10*(1-SQRT(2)*265/390)=0.39uS

5. 最低输入电压时的导通时间Ton-l=Ton-h*(Vin-max/Vin-min)2=0.39*(265/85) 2=3.8uS

6. 升压电感最小值Lmin=Vin*Ton-l/Iinrms-max=(85*3.8*10-6)/1.279*103=0.252mH

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2011-05-09 21:00
J版的帖子 小武必须要顶 哈哈
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一样木
LV.1
6
2011-05-09 21:23
@javike
下面具体讲讲CRM模式APFC的电感的计算:条件:输入最低交流电压电压Vmin=85V,输入最高交流电压电压Vmax=265V,输入交流电源频率Fac=50Hz,输出功率Pout=100W输出直流电压Vout=390V最低满载效率η=92%开关频率f=100KHz
开关频率不是可变的吗,怎么又说:开关频率f=100KHz呢
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2011-05-09 21:26
@一样木
开关频率不是可变的吗,怎么又说:开关频率f=100KHz呢
开关频率是会变,但也需要设置IC的工作频率吧
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一样木
LV.1
8
2011-05-09 21:36
@javike
开关频率是会变,但也需要设置IC的工作频率吧

这个是自己设置的还是通过计算得出的,假设按照你的参数最后计算出来的频率会和给出来的一样吗?我不是很明白,因为我刚接触这些东西,所以问的没有深度

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2011-05-09 21:39
@一样木
这个是自己设置的还是通过计算得出的,假设按照你的参数最后计算出来的频率会和给出来的一样吗?我不是很明白,因为我刚接触这些东西,所以问的没有深度
IC需要设置一个频率的
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川野
LV.7
10
2011-05-09 21:54
@电源网-源源
J版的帖子小武必须要顶哈哈

是啊,都是好贴,顶一下!!

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小传导
LV.1
11
2011-05-10 11:04
@川野
是啊,都是好贴,顶一下!!

版主辛苦了!

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LV.1
12
2011-05-10 13:23
@javike
计算步骤如下:1.先根据效率计算出最大输入功率Pin-max=Pout/η=100/0.92=108.7W2.因为输入电流的最大值出现在最低输入交流电压AC85V时,所以,输入电流最大有效值Iinrms-max=Pin/Vac=108.7/85=1.279A即输入电流有效峰值Iinrms-pk=2*SQRT(2)*Iinrms-max=2*SQRT(2)*1.279=3.617A3.开关周期为T=1/f=1/100000=10uS4.最高输入电压时的导通时间Ton-h=T*(1-SQRT(2)*Vin-max/Vout)=10*(1-SQRT(2)*265/390)=0.39uS

“输入电流有效峰值Iinrms-pk=2*SQRT(2)*Iinrms-max=2*SQRT(2)*1.279=3.617A”

版主,为什么临界的PFC,峰值电流=2*SQRT(2)*Iinrms-max而不是SQRT(2)*Iinrms-max啊?

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2011-05-10 15:57
@
“输入电流有效峰值Iinrms-pk=2*SQRT(2)*Iinrms-max=2*SQRT(2)*1.279=3.617A”版主,为什么临界的PFC,峰值电流=2*SQRT(2)*Iinrms-max而不是SQRT(2)*Iinrms-max啊?

因为不能使工作进入DCM模式,当流超过2倍的有效峰值时就会进入DCM模式,这里取2倍的电流是对应的最小电感量,也就是电感量在此基础增加的话,电流就不会超过2倍了。

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LV.1
14
2011-05-10 17:33
@javike
因为不能使工作进入DCM模式,当流超过2倍的有效峰值时就会进入DCM模式,这里取2倍的电流是对应的最小电感量,也就是电感量在此基础增加的话,电流就不会超过2倍了。

“当流超过2倍的有效峰值时就会进入DCM模式”怎么理解?

我还以为CRM的IP就是SQRT(2)*IMAX呢。。

看见公式直接就出来2*SQRT(2)*IMAX,但是不知道怎么推导来的。。

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miky1188
LV.6
15
2011-05-10 17:37
DING!
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2011-05-10 17:44
@
“当流超过2倍的有效峰值时就会进入DCM模式”怎么理解?我还以为CRM的IP就是SQRT(2)*IMAX呢。。看见公式直接就出来2*SQRT(2)*IMAX,但是不知道怎么推导来的。。

你可以这样理解:

如果峰值电流超过2倍,也就是电感等效为储了2倍的输出能量,在一个周期完成时只使用了1倍的能量,剩下的能量够下一个周期的,此时电感就不需要再充电,所以电感就没有电流,也就是进入DCM模式了。

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397615621
LV.1
17
2011-05-12 13:18
@miky1188
DING!

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hk2007
LV.8
18
2011-05-12 13:45
@
“当流超过2倍的有效峰值时就会进入DCM模式”怎么理解?我还以为CRM的IP就是SQRT(2)*IMAX呢。。看见公式直接就出来2*SQRT(2)*IMAX,但是不知道怎么推导来的。。

这个2倍的关系是不是可由下图推得:三角波的平均电流等于其峰值的2倍。

 

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2011-05-12 17:54
@hk2007
这个2倍的关系是不是可由下图推得:三角波的平均电流等于其峰值的2倍。[图片] 
图呢?没看到呀
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zhijian1024
LV.6
20
2011-05-13 07:33

正在学习中,感谢javike!收藏了!

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hk2007
LV.8
21
2011-05-13 09:28
@javike
图呢?没看到呀

图已经补上,这个是ST-L6561的应用文档上找到的。

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anjlin
LV.7
22
2011-05-13 12:50
@hk2007
图已经补上,这个是ST-L6561的应用文档上找到的。

这些东西,对与初学者来说可以看看、了解;对于做过一定年限的人来说一笑悯之

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hongtian
LV.1
23
2011-05-14 10:18
@javike
5.最低输入电压时的导通时间Ton-l=Ton-h*(Vin-max/Vin-min)2=0.39*(265/85)2=3.8uS6.升压电感最小值Lmin=Vin*Ton-l/Iinrms-max=(85*3.8*10-6)/1.279*103=0.252mH
楼主你好,请问一下:

“5. 最低输入电压时的导通时间Ton-l=Ton-h*(Vin-max/Vin-min)2=0.39*(265/85) 2=3.8uS”。 这一步为什么不这样计算:Ton-L=T*(1-SQRT(2)*Vin-min/Vout)=6.91.这样的计算结果就不一样了。

还有:"6. 升压电感最小值Lmin=Vin*Ton-l/Iinrms-max=(85*3.8*10-6)/1.279*103=0.252mH "  这里Vin为什么不用有效值计算[SQRT(2)*Vin]

谢谢楼主好帖,我是初学者,希望楼主解答一下。

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2011-05-14 13:56
@anjlin
这些东西,对与初学者来说可以看看、了解;对于做过一定年限的人来说一笑悯之[图片]
学习
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tvk908
LV.4
25
2011-05-16 09:32

顶, 学习中初学者看不懂

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jacky_abcd
LV.3
26
2011-05-16 13:22
顶起来看看……
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ahu5
LV.5
27
2011-05-20 15:38

顶起来

这可是好贴啊


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ahu5
LV.5
28
2011-05-20 15:39
@ahu5
顶起来这可是好贴啊

名字是红色的 是啥意思?

核心会员-重量级人物啊

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zvszcs
LV.12
29
2011-05-20 16:21
@ahu5
名字是红色的是啥意思?核心会员-重量级人物啊

我顶

 

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LV.1
30
2011-05-26 12:18
@javike
计算步骤如下:1.先根据效率计算出最大输入功率Pin-max=Pout/η=100/0.92=108.7W2.因为输入电流的最大值出现在最低输入交流电压AC85V时,所以,输入电流最大有效值Iinrms-max=Pin/Vac=108.7/85=1.279A即输入电流有效峰值Iinrms-pk=2*SQRT(2)*Iinrms-max=2*SQRT(2)*1.279=3.617A3.开关周期为T=1/f=1/100000=10uS4.最高输入电压时的导通时间Ton-h=T*(1-SQRT(2)*Vin-max/Vout)=10*(1-SQRT(2)*265/390)=0.39uS
版主,“输入电流有效峰值Iinrms-pk=2*SQRT(2)*Iinrms-max=2*SQRT(2)*1.279=3.617A”,这个应该是最大电感电流峰值
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LV.1
31
2011-05-26 12:30
@zvszcs
我顶 
现在先忙手里的工作。。晚上回家慢慢看
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