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【求助】大功率PFC尖峰电流问题

【求助】大功率PFC尖峰电流问题

各位高手,大侠:你们好!
现在小弟手上有个项目需要做个大约1000W以上的PFC电路(输入:AC85-265V,输出:DC380V)......
小弟理论懂一点,现在有个和棘手的问题想请教一下各位:
1、产品需适用于两种电源档230VAC(184~265V)和115VAC(85~135V) 60HZ

2、PFC芯片选的是IR1152；电感用的是MPP磁芯，60u,工作状态电感380uH(考虑到磁损的问题静态电感量740uH);开关管选的是一个MOSFET FCH76N60N,用NPN/PNP自搭的15V驱动；二极管选的是快恢复
3、问题是：在115V电源输入时，在电感、开关管、二极管刚过零点处有很大的无法接受的尖峰电流(如图)，且伴有“兹兹”的噪音，估计是电感饱和了，输入电压越低，负载越大，此现象越明显，230V电源档不存在此问题。

不多说了，免的干扰大家的分析，希望各位大侠、专家和兄弟多给点意见........
谢谢.....

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LV.3

2

2012-02-28 12:17

自己顶一下

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LV.3

3

2012-02-28 13:45

我初步推测是因为在零点电压过低，占空比较高，开关管关断相应时间大于芯片关断时间，造成一定时间内开关管持续导通，相当于短路，造成电流瞬时升高。

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LV.8

4

2012-02-28 14:03

顶一下，不过看不到图

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LV.3

5

2012-02-28 14:29

@zhangtao3b608

顶一下，不过看不到图

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LV.3

6

2012-02-28 15:11

@zhangtao3b608

顶一下，不过看不到图

如图，黄、绿、紫分别对应电感、MOSFET、Diode的电流波形，在零点处总是有一个很大的尖峰电流。

请帮助给分析一下，有什么可以解决的办法。

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LV.3

7

2012-02-28 16:16

@zhyang4230

我初步推测是因为在零点电压过低，占空比较高，开关管关断相应时间大于芯片关断时间，造成一定时间内开关管持续导通，相当于短路，造成电流瞬时升高。

加之开关管电流陡升后，电感容易饱和，限流能力下降，进而加剧此现象。

有什么办法可以解决呢？

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LV.6

8

2012-02-28 16:53

@zhyang4230

如图，黄、绿、紫分别对应电感、MOSFET、Diode的电流波形，在零点处总是有一个很大的尖峰电流。请帮助给分析一下，有什么可以解决的办法。

不会是电感饱和

外接直流供电给IC调试下，另外检查下前馈输入电压AC采样电路

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LV.3

9

2012-02-29 09:23

@evdi

不会是电感饱和外接直流供电给IC调试下，另外检查下前馈输入电压AC采样电路

外接直流电应该没问题；问题出在交流电的零点附近。

前馈输入采的是电流不是电压，这是IR1152的特点。

请再帮助分析下，谢谢~~~

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LV.3

10

2012-02-29 15:42

@evdi

不会是电感饱和外接直流供电给IC调试下，另外检查下前馈输入电压AC采样电路

因为有兹兹的噪声，所以才推测可能是电感饱和了，还请指教

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LV.3

11

2012-03-01 11:55

@zhyang4230

因为有兹兹的噪声，所以才推测可能是电感饱和了，还请指教

大侠们呀。。。抽空给点建议吧。

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12

2012-03-01 13:19

@zhyang4230

大侠们呀。。。抽空给点建议吧。

115v输入用倍压整流了吗？不倍压的话升压比较大，电流峰值也较大。

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LV.3

13

2012-03-01 13:33

@ymyangyong

115v输入用倍压整流了吗？不倍压的话升压比较大，电流峰值也较大。

非常感谢的指点。

之前考虑过这个方向，但是倍压整流一般用于小功率电源。

我这个课题是要做一个功率1000W+的可能不适用，所以没多考虑这个方向。

请再指教。

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14

2012-03-01 14:11

@zhyang4230

非常感谢的指点。之前考虑过这个方向，但是倍压整流一般用于小功率电源。我这个课题是要做一个功率1000W+的可能不适用，所以没多考虑这个方向。请再指教。

那就是两档不同电源的设计，110v输入时pfc电压200v，220v输入时400v？

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LV.8

15

2012-03-01 15:12

@zhyang4230

因为有兹兹的噪声，所以才推测可能是电感饱和了，还请指教

你把电感加大试试, 可能是磁芯吧, 我做了2kw也用的360uh电感;

同时示波器看看mosfet gate信号在过零时有异样没

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LV.3

16

2012-03-01 16:46

@ymyangyong

那就是两档不同电源的设计，110v输入时pfc电压200v，220v输入时400v？

输出要求相同的电压，DC380V，用来驱动BLDC电机。

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LV.3

17

2012-03-01 16:49

@rainever

你把电感加大试试,可能是磁芯吧,我做了2kw也用的360uh电感;同时示波器看看mosfetgate信号在过零时有异样没

电感已经加大到了740uH了，我230Vac电源时用的400uH.

MOSFET的gate信号一直为正，没有使用负电压。现在从示波器的波形来看，Duty很高，MOSFET关断时有点反应不过来的意思。

请指教。谢谢

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LV.8

18

2012-03-01 17:02

@zhyang4230

电感已经加大到了740uH了，我230Vac电源时用的400uH.MOSFET的gate信号一直为正，没有使用负电压。现在从示波器的波形来看，Duty很高，MOSFET关断时有点反应不过来的意思。请指教。谢谢

有图吗? 驱动电路不灵活? 还是mosfet不好?

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LV.3

19

2012-03-02 11:10

@rainever

有图吗?驱动电路不灵活?还是mosfet不好?

不是驱动电路不灵活，是实际输入输出压差太大，造成占空比很高，会到99%，IC频率是66kHZ，所以swith off的时间很短，MOSFET反应不过来。

以上是我个人分析的结论。还望指教。

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20

2012-03-02 16:03

@zhyang4230

不是驱动电路不灵活，是实际输入输出压差太大，造成占空比很高，会到99%，IC频率是66kHZ，所以swithoff的时间很短，MOSFET反应不过来。以上是我个人分析的结论。还望指教。

关键是升压比和功率较大，而输出靠电感续流升压，大占空比下峰值电流较大，维持原方案的话必须保证电感不饱和（磁芯要加大或换用EE50？）.可参考http://bbs.dianyuan.com/topic/513701

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LV.8

21

2012-03-02 18:35

@zhyang4230

不是驱动电路不灵活，是实际输入输出压差太大，造成占空比很高，会到99%，IC频率是66kHZ，所以swithoff的时间很短，MOSFET反应不过来。以上是我个人分析的结论。还望指教。

怎么会高到99%呢, 输入最低你也是115x1.4啊. 应该是有信号不对导致D太大了

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LV.1

22

2012-03-03 11:29

@zhyang4230

如图，黄、绿、紫分别对应电感、MOSFET、Diode的电流波形，在零点处总是有一个很大的尖峰电流。请帮助给分析一下，有什么可以解决的办法。

这种情况一般应该通过PI限幅，限制IC的最大输出占空比，比如限制到0.9左右，PFC控制输入电流呈正弦波，过零附近二极管电流为0是正常的，这时MOS管上的泵升电压可能达不到输出电压，没有关系不用担心过零处升压比太大。也可以改改PI参数（误差放大电路反馈元件参数）试试。

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LV.3

23

2012-03-05 10:15

@rainever

怎么会高到99%呢,输入最低你也是115x1.4啊.应该是有信号不对导致D太大了

整流之后是馒头电压波形，您说的115*1.414是波峰的电压，但是波谷电压就很低了。这时占空比会很高。

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LV.3

24

2012-03-05 10:22

@kkww

这种情况一般应该通过PI限幅，限制IC的最大输出占空比，比如限制到0.9左右，PFC控制输入电流呈正弦波，过零附近二极管电流为0是正常的，这时MOS管上的泵升电压可能达不到输出电压，没有关系不用担心过零处升压比太大。也可以改改PI参数（误差放大电路反馈元件参数）试试。

目前使用的是IR1152，Duty上限值是99%。

升压比太大不是我关心的，现在的问题是在电压零点附近的大尖峰电流，这个会造成很大的损耗和发热，对元件的寿命也有非常大的影响。

您能否详细说明下修改PI参数？现用IC的输入采的是MOSFET上电流信号。

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LV.8

25

2012-03-05 12:25

@zhyang4230

整流之后是馒头电压波形，您说的115*1.414是波峰的电压，但是波谷电压就很低了。这时占空比会很高。

你的input capacitor多大

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LV.3

26

2012-03-05 15:09

@rainever

你的inputcapacitor多大

1.5uF

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LV.8

27

2012-03-05 17:14

@zhyang4230

1.5uF

开关频率多少? 你增大去2或3uf试试

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LV.3

28

2012-03-06 10:01

@rainever

开关频率多少?你增大去2或3uf试试

感谢您的回复。

开关频率66kHz。 Cin的计算值为1.65uF, 也曾经尝试过3uF, 对这个大电流的抑制的确有明显的帮助，但是带来了一个负面影响，就是系统不稳定，初步判定是DC-Link 380VDC输出不稳定，造成系统频繁停机，根本原因我还在分析中，目前未果。

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LV.6

29

2012-03-06 19:45

@zhyang4230

目前使用的是IR1152，Duty上限值是99%。升压比太大不是我关心的，现在的问题是在电压零点附近的大尖峰电流，这个会造成很大的损耗和发热，对元件的寿命也有非常大的影响。您能否详细说明下修改PI参数？现用IC的输入采的是MOSFET上电流信号。

应该是用电感采样做IC供电，过零点是否VCC电压不足

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LV.3

30

2012-03-07 09:36

@evdi

应该是用电感采样做IC供电，过零点是否VCC电压不足

您说的VCC指的是PFC IC的供电吧？

这个是通过DC380V(有boost电容存在，380v电压持续) 后利用SMPS来的，不会受零点低电压的影响。

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LV.3

31

2012-03-08 10:02

@zhyang4230

感谢您的回复。开关频率66kHz。Cin的计算值为1.65uF,也曾经尝试过3uF,对这个大电流的抑制的确有明显的帮助，但是带来了一个负面影响，就是系统不稳定，初步判定是DC-Link380VDC输出不稳定，造成系统频繁停机，根本原因我还在分析中，目前未果。

有人建议将输入电容减小至100n 或220n, 我正在等待电容样品，还未进行试验。大家怎么看待这个方向？欢迎讨论

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