Boost实现的PFC输出电容快速估算法

  在DC/DC应用中Boost电路的输出电容选择方法与之前反激电路(Buck-Boost)一样,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电解电容的临界ESR纹波频率约为2kHz左右,在PFC应用中电容上的输入频率为2倍工频频率既100Hz(或120Hz),这么低的频率下ESR电阻对纹波的影响是可以忽略的。以下图PFC电路为例:

图3-1 Boost拓扑实现的PFC电路

  输入AC220、输出DC400V、工频50Hz、功率300W、负载533、电容100uF,按照上图中的参数获得的波形曲线如下:

图3-2 连续模式PFC波形

  Boost电路的特点是输入电流连续、输出电流断续,而PFC电路上的主要纹波是由工频周期产生远大于开关纹波,用下图来进行分析说明:

图3-3 PFC电路输出纹波计算

  纹波的计算依然采用公式△V=q/Co,上左图(a)电感电流是连续的上右图(b)实际流经输出二极管的电流是断续的,将输出电流做“连续化”处理后就得到图中蓝色曲线(Iavg)其与输出电流Io所围成的面积就是工频周期的充、放电电荷q。基本公式如下:

  观察上左图(a)当输出电流Io一定时电荷量q也是一定的,因而可以整理出一个常系数方程避免每次都进行三角函数的积分运算从而得出一个快速估算方法:

  其中的常系数为0.159(1/2π),fo=50Hz(或60Hz)(理论计算的结果△Vpp=23.85与仿真结果相近)。

  这个估算方程同样也适用于临界模式的PFC,见下图仿真

图3-4 临界模式PFC波形

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