pfc电源设计与电感设计计算

无源填谷式PFC电路的工作原理及设计“填谷电路”（Valley FillCircuit）属于一种新型无源PFC电路，其特点是利用整流桥后面的填谷电路来大幅度增加整流管的导通时间，通过填平谷点，使输入电流从尖峰脉冲变为接近于正弦波的波形，将功率因数提高到0.9左右。

与传统的电感式无源PFC电路相比，其优点是电路简单，提高功率因数效果显著，在输入电路中不需要使用体积笨重的大电感器。

需要指出，填谷电路会增加电源的损耗，仅适用于20W以下低成本的LED驱动电源。

此外，填谷电路的总谐波失真较大，无法满足欧洲EN61000-3-2等标准对谐波的要求。

它所产生的谐波频率远高于150Hz，不会对LED电源造成影响，但容易对其他电子设备形成干扰。

1.二阶无源填谷电路的工作原理二阶无源填谷电路（Two Stage Valley Fill Circuit）的原理图如图所示，电路中使用了两只电容器，亦称二电容填谷电路。

该电路是全部采用无源元器件，不用PFC电感。

由VD1~VD4构成整流桥。

无源填谷电路仅需使用3只二极管（VD6~VD8）和两只电解电容器（C1、C2）和一只电阻器（R1）。

VD6~VD8采用1N4007型硅整流管。

C1与C2的容量必须相等，例如均采用22μF/200V的电解电容器。

R1选用4.72、2W的电阻器，开机时可限制C1、C2上的冲击电流，还能抑制自激振荡，但R1上也会消耗一定的功率。

填谷电路的特点是C1和C2以串联方式充电，而以并联方式进行放电，通过有效地延长交流输入电流的持续时间，使整流管的导通时间显著增大。

VD5为隔离二极管，可将整流桥与填谷电路隔离开。

C3用于滤除高频干扰。

设交流输入电压的有效值为u，峰值电压为U P，整流桥输出的脉动直流电压为U BR，VD5右端电压为U A（此即C1和C2上的总电压）。

二阶无源填谷电路的原理图阶段一：在交流电正半周的上升阶段，由于U BR>U A时，VD1、VD4、VD5和VD7均导通，U BR就沿着C1→VD7→R1→C2的串联电路给C1和C2充电，同时向负载提供电流。

单级PFC高频变压器设计及参数计算详解由于LED照明电源要求：民用照明PF值必需大于0.7，商业照明必需大于0.9。

对于10~70W的LED驱动电源，一般采用单级PFC来设计。

即节省空间又节约成本。

接下来我们来探讨一下单级PFC高频变压器设计。

以一个60W的实例来进行讲解：输入条件：电压范围：176~265Vac 50/60HzPF>0.95THD<25%效率ef〉0.87输出条件：输出电压：48V输出电流：1.28A第一步：选择ic 和磁芯：Ic用士兰的SA7527，输出带准谐振，效率做到0.87应该没有问题。

按功率来选择磁芯，根据以下公式：Po=100*Fs*VePo：输出功率；100：常数；Fs：开关频率；Ve：磁芯体积。

在这里，Po=Vo*Io=48*1.28=61.44；工作频率选择：50000Hz；则：Ve=Po/（100*50000）=61.4/（100*50000）=12280 mmmPQ3230的Ve值为：11970.00mmm，这里由于是调频方式工作。

完全可以满足需求。

可以代入公式去看看实际需要的工作频率为：51295Hz。

第二步：计算初级电感量。

最小直流输入电压：VDmin=176*1.414=249V。

最大直流输入电压：VDmax=265*1.414=375V。

最大输入功率：Pinmax=Po/ef=61.4/0.9=68.3W（设计变压器时稍微取得比总效率高一点）。

最大占空比的选择: 宽电压一般选择小于0.5，窄电压一般选择在0.3左右。

考虑到MOS管的耐压，一般不要选择大于0.5 ，220V供电时选择0.3比较合适。

在这里选择：Dmax=0.327。

最大输入电流: Iinmax=Pin/Vinmin=68.3/176=0.39 A最大输入峰值电流：Iinmaxp=Iin*1.414=0.39*1.414=0.55AMOS管最大峰值电流：Imosmax=2*Iinmaxp/Dmax=2*0.55/0.327=3.36A初级电感量：Lp= Dmax^2*Vin_min/(2*Iin_max*fs_min)*10^3=0.327*0.327*176/（2*0.39*50000）*1000=482.55 uH取500uH。

PFC参数设计及理论推算作者：王文林胡廷东来源：《科学与财富》2017年第23期摘要：PFC是功率因数校正，PFC参数一般指PFC滤波电感的参数，本文以电磁理论为基础，逻辑推理，层层深入，揭示了PFC参数同电磁学物理量的定量关系，从而就把线圈匝数、线径大小推导出来，是有理有据分析开关电源的典范。

关键词：电感量，磁导率，有效磁路成长度，磁芯横截面面积，安培环路定律，磁电路磁阻定律如图1所示，由J1、RT1、RT2、D1、C1、D4、D6、PFC1、C10、L6563S及外围构成了PFC控制电路。

J1是交流输入插座。

输入电压范围是85～265VAC.输出电压：UO=400V，输出电流：IO=0.5A。

根据功率因数公式η=PO/S （1）其中PO 是有用功率，S是视在功率，也叫总功率。

PO=IOUO （2）其中IO是有效输出电流，UO是有效输出电流。

S=IINUIN （3）其中IIN是有效输入电流，UIN 是有效输入电压。

于是便得到η=IOUO /IINUIN （4）有效输出电流和有效输出电压都是恒定的。

则输出功率恒定。

当输入电压有效值最小时，输入电流有效值就会最大。

IINmax=IOUO /ηUINmin （5）取η=0.9 UINmin =85V IINmax=2.61A当 GD为高电平时，Q1和Q2导通，Q1和Q2的漏极为低电平，二极管D5截止，直流电源对PFC主线圈充电，根据自感应定律：ξPFC=Ldi/dt （6）又因为ξPFC=UOM+UD （7）由于UD 很小UOM是稳定的，因此充电过程中自感应电动势保持常数，则充电电流是线性增加的。

i=UOM t/L （8）当t=TON时，充电电流达到最大。

IPFCmax=UOM TON/L （9）TON是QM5的导通时间，也就是开启时间，由于PFC充电电流总是少于最大输入电流有效值。

U设置L6563S的工作频率为100KHzT=1/f （11）则 T=10μs又因为T=TON+TOFF+TD （12）取TON=4μs解得L≧0.613mH（13）当GD为低电平时，Q1和Q2截止，D5导通，PFC主线圈向负载放电，根据充放电曲线可知，IPFCmax≧3IO （14）才能确保连续性的要求。

pfc bulk 电容的计算摘要：I.引言- 介绍PFC电容的作用和重要性II.PFC电容的计算方法- 讲解PFC电容的计算公式- 说明所需参数及其意义III.计算实例- 给出一个实际的计算案例，展示计算过程IV.结果分析- 分析计算结果，解释其含义- 讨论可能的影响因素和解决方案V.总结- 回顾PFC电容计算的重要性- 强调实际应用中的注意事项正文：I.引言在电子电路设计中，PFC（Power Factor Correction，功率因数校正）电容是一种关键元件，用于提高电路的功率因数，减小无功功率损耗，提高电能利用率。

正确选择和计算PFC电容的参数对于电路的性能有着重要影响。

本文将详细介绍PFC电容的计算方法及注意事项。

II.PFC电容的计算方法PFC电容的计算方法主要依赖于以下公式：C_PFC = (2 * I_peak * f_s * C_L) / (I_rms * V_rms)其中：- C_PFC：PFC电容值（单位：微法）- I_peak：交流输入电压的峰值（单位：安培）- f_s：电源频率（单位：赫兹）- C_L：电感值（单位：亨利）- I_rms：交流输入电压的有效值（单位：安培）- V_rms：交流输入电压的有效值（单位：伏特）III.计算实例假设我们有一个电源输入电压的峰值为220V，有效值为173.2V，频率为50Hz，电感值为10uH。

我们可以将这些参数代入上述公式，计算得到PFC电容值：C_PFC = (2 * 220 * 50 * 10^-6) / (173.2 * 173.2) ≈ 2200pFIV.结果分析根据计算结果，我们得到PFC电容的值约为2200pF。

需要注意的是，计算结果受到输入电压、频率、电感值等因素的影响。

在实际应用中，应根据具体电路参数和性能要求，对PFC电容进行合理选择和调整。

此外，在计算过程中，需要确保所使用的单位制式一致，以免出现计算错误。

V.总结本文详细介绍了PFC电容的计算方法，并通过实例进行了说明。

PFC应用:临界导电模式有源PFC的设计APFC技术按照电感电流是否连续，可分为断续导电模式(DCM)、连续导电模式(CCM)和介于两者之间的临界导电模式(CRM)。

CCM模式适合于较大功率输出，控制较复杂，且存在二极管反向恢复的问题。

DCM模式的输入电流和输出电压的纹波比较大，因而开关损耗比较大，同时对负载有一定的影响。

CRM模式既没有断续导电模式那么大的器件应力，也不存在连续导电模式所具有的二极管反向恢复问题，且输入平均电流与输入电压成线性关系。

在中小功率(300 W以下)场合，采用临界导电模式的功率因数校正具有比较大的优势。

文中推出的APFC系统采用美国摩托罗拉公司生产的MC33262专用集成控制芯片，并使其工作于临界导电模式(CRM)。

1 基于MC33262的APFC原理简介用于实现APFC变换器的拓扑电路有Boost变换器、反激变换器和Boost-Buck变换器等，但由于Boost电路具有：有输入电感，可减小对输入滤波的要求；开关器件的电压不超过输出电压值；容易驱动等特殊优点，因此其应用最为广泛，这里的设计主要基于Boost变换器。

目前，用于实现临界导电模式的控制芯片有很多，由MC33262构成的采用Boost变换器的APFC 电路。

MC33262原理框图。

在图1中，5脚是零电流检测输入端，接在变压器二次侧，因而检测到的是电感电流，即外电源流入负载的电流。

当电感电流为零时，ZCD的输出翻转，将内部的RS触发器置&ldquo;1&rdquo;，7脚输出高电平，使Q1导通。

外电源通过桥式整流，使变压器一次侧和Q1导通，电流流过变压器一次侧，将电能储存于电感中。

当电感电流增大到一定值时，Q1又关断，这也是通过RS触发器进行控制的。

1脚接PFC输出电压的分压，该电压经EMP放大后，与由3脚输入的电压分压值在MULT中相乘，MULT的输出与由4脚输入的Q1的电流比较。

当输入Q1的电流值大于MULT输出的电流值时，OIC输出电平翻转，将RS触发器置&ldquo;0&rdquo;，该电平由7脚输出，关断Q1。

PFC电感设计范文电感是一种被广泛应用于电子设备中的电子元件，常用于滤波、稳压、振荡等电路中。

PFC电感是一种用于功率因数校正（Power Factor Correction，简称PFC）的电感。

在本文中，我们将探讨PFC电感的设计原理、特性以及应用。

首先，我们来了解一下什么是功率因数校正。

功率因数是指电路中有用功率与视在功率的比值，它是衡量电路负载对电源的利用效率的指标。

当负载电路存在感性或容性元件时，会导致功率因数变低，从而引起电网的能量浪费和电网压力升高。

为了提高电网的能量利用效率，降低电网的压力，需要使用功率因数校正电路来提高功率因数。

1.电感值的选择：电感值的选择需要根据具体的PFC电路要求来确定，一般来说，电感值越大，能量储存越多，但同时也会增加电路的体积和成本。

因此，需要平衡电感值和电路要求之间的关系，选择合适的电感值。

2.电感材料的选择：电感材料的选择直接影响了电感的性能。

常见的电感材料有铁氧体、铁氟龙等，不同材料具有不同的特性，如磁导率、损耗等。

在选择电感材料时，需要考虑其磁导率高、损耗低、工作稳定等因素。

3.线圈匝数的确定：线圈匝数是影响电感的重要因素，它决定了电感的电感值和电流特性。

线圈匝数的确定需要根据电路的电流大小、工作频率等参数来计算和选择，目的是使电感能够满足电路的要求。

4.温升和损耗的估算：PFC电感在工作过程中会产生一定的温升和损耗，这会对电感的性能和寿命产生影响。

因此，需要对PFC电感的温升和损耗进行合理的估算和评估，以确保电感能够正常工作并具有较长的寿命。

最后，我们来介绍一下PFC电感的应用领域。

PFC电感主要用于功率因数校正电路中，常见的应用领域有家用电器、工业电源、LED驱动器等。

PFC电路的应用可以提高电路的效率和功率因数，减少能量的浪费和电网的压力，从而达到节能和减少环境污染的目的。

综上所述，PFC电感是PFC电路中的关键元件，它的设计和选择对于PFC电路的性能和效果具有重要影响。

设计与分析yuFenxi单级PFC反激式开关电源设计李晓晖$赵杰1苏亚东$张玉峰+郑凯-(1.皖北煤电集团有限公司，安徽淮北232097; 2.徐州凯思特机电科技有限公司，江苏徐州221116;3.中国矿业大学电气与动力工程学院，江苏徐州221116)摘要:研宄了固定关的单级P F C反 变换器，续 模相比，结构在很大度上降低了开关管的电流应力前级E M I滤波器的高次谐波应力；和平均电流控制模相比，该结构的电路结构和控制方式都比较简单，成本较低。

在对临界模 连续模 的础上，完成了对固定关 模的大，设计了系统电路，仿 机实测对理论 验。

关键词c单级;F O T;P F C;反；变压器设计;系统电路仿0引言开关电源的相关标准中对于降低电流谐波及提高功率因 数有着明确的要求，这使得P F C技术在开关电源中的应用越来 越广泛。

有源P F C技术相比于无源P F C技术具有响应快、动态 效果好等优点而受到广泛研宄。

一般含有P F C功能的开关电源 采用两级P F C结构，一级为功率因数校正级，一级为电压变换 级，两级结构导致系统结构复杂、成本较大，据此，单级P F C结 构应运而生[1—5]。

本文针对单级P F C反激式开关电的能关系进行了研宄，最后，根据这些参数给出了变 压器的设计 。

2.1 FOT控制模式工作原理2为F O T单级P F C反 变换器的系统 。

I电压！。

电路 电电压。

乘器的用构的电流准，准一电压同相的正波，为电压入电压相 。

开关的关采电的电压高于乘法器的 电压。

开关的导产生电路控制。

源，在C C M下F O T控制系统的，完成了系统的大 ，照大 的结构，设计了系统电路及变压器参数，成了系统仿，验 系统的 。

1单级PFC反激式电路基本结构1是一种单级P F C反激式变换器 的结构，于 的电 、流电电，简化了电路结构，使 变得 单。

于 采用的电，能 电压中的高谐波。

输入电压电正 。

P W M器对输入、电压采样，在 计 电流准，电流采 比较，据比较的结果 Q2的通断，成功率因数校正。

电源pfc电路工作原理详解电源PFC电路是电源的一个重要组成部分，其主要作用是提高电源的功率因数，减少谐波污染，降低电网损耗。

本文将详细介绍电源PFC电路的工作原理。

一、PFC电路的基本原理PFC电路的全称为功率因数校正电路，其主要作用是使输入电流与输入电压之间的相位差尽可能接近于零，从而提高功率因数。

在传统的电源中，因为电感、电容等元件的存在，输入电流与输入电压之间的相位差比较大，功率因数较低，容易对电网造成污染。

而PFC电路则通过电路设计和控制算法的优化，实现电流与电压的同相，从而达到提高功率因数的目的。

二、PFC电路的工作原理PFC电路的基本原理是利用电容器和电感器等元件对输入电压进行整流和滤波，然后通过控制器对输入电流进行调节，使其与输入电压之间的相位差尽可能接近于零。

具体的工作原理如下：1.整流和滤波将输入电压通过整流电路转换为直流电压，然后通过电容器进行滤波，使得直流电压稳定。

这样，就可以消除输入电压中的谐波成分，降低对电网的干扰。

2.电流控制接下来，利用控制器对电流进行调节。

控制器通过对电源开关管的控制，调节电源输出电流，使其与输入电压之间的相位差尽可能接近于零。

为了实现这个目的，控制器需要监测输入电流和输入电压，并根据电路设计和控制算法进行计算和调整。

3.反馈控制为了确保PFC电路的稳定性和精度，需要加入反馈控制回路。

具体来说，就是通过采集输出电压，与参考电压进行比较，然后通过PID控制算法调节输出电流，使其稳定在设定值附近，从而保证电源的稳定性和性能。

三、PFC电路的优点1.提高功率因数PFC电路可以使输入电流与输入电压之间的相位差尽可能接近于零，从而提高功率因数，减少对电网的污染。

2.降低谐波污染PFC电路可以消除输入电压中的谐波成分，降低对电网的干扰，提高电源的稳定性和性能。

3.节能降耗PFC电路可以降低电网损耗，减少电能的浪费，从而实现节能降耗的效果。

四、PFC电路的应用PFC电路广泛应用于电源、照明、电动工具、电动车辆等领域。

PFC CCM 电感器的设计1.变换器的占空比:PFC CCM 的工作频率是固定的,为了减少电感器和滤波器的体积,选用较高的频率为宜,例如KHz f 100≥｡ PFC 输入电压的波形如图5-2所示,忽略整流器压降时,正弦脉动波形的幅值即电源电压(正弦波)的幅值m V 1,而对应於某时刻t 的PFC 输入电压的瞬时值则为:t Sin V V m t ωω1)(1= （V ） ( 5 - 1 )式中,πω≤≤t 0, c f πω2=, C f 为电源电压的频率｡在开关管导通期间(on T t =∆)整流管截止,负载由电容器供电｡在电感器储能的过程中,电感器的端压为)(1t V ω,其电流增量由零增加至)(t I L ω∆: 图 5 - 2 PFC 输入电压的波形 on t t L T LV I )(1)(ωω=∆ （A ） ( 5 - 2 ) 图 5 - 3 瞬时L V ﹑L I 的波形图在开关管截止期间(对於连续传导模式,on off T T T t -==∆),整流管导通,电感器的储能释 放,电感电流向负载及电容器供电｡在此期间,电感器的端压为)(10t V V ω-其电流增量由)(t L I ω∆减小至零,)(t L I ω∆的另一表达式如下:off t t L T L V V I )(10)(ωω-=∆ （A ） ( 5 - 3 )由於变换器的工作频率比电源电压的频率高得多,故可以认为对应於某时刻t 的电压)(1t V ω在周期T 内保持不变,其值由式(5-1)确定｡瞬时电感端压L V 与电感电流L I 的波形如图5-3所示｡由於变换器在连续传导模式下工作,某时刻t 的电感电流为电流增量的二分之一与直流分量Ldc I 之和,而电感电流的平均值则为: )()()(21t L t Ldc t L I I I ωωω∆+= （A ） ( 5 - 4 ) 由式(5-2)和(5-3),可得到如下的等式:off t on t T L V V T L V )(10)(1ωω-=即: ))(()(10)(1on t on t T T V V T V --=ωω由上式可求得变换器的占空比)(t D ω:)(1)(1V V T T D t on t ωω-== t Sin V V m ω011-= ( 5 - 5 ) 当输入电压为最大值)(max 11m m V V =,且2/πω=t 时,最小占空比为:max 1min 1V V D m -= （5 - 6） 为保证0min >D ,应选取max 10m V V >｡2.电感电流L I :频率固定,平均电流法控制的CCMPFC 中,电感电流L I 的波形如图5-4中的实线所示｡L I 的波形带有锯齿形的纹波,其频率与开关频率相同;L I 的平均值)(t L I ω则跟踪输入电压)(1t V ω按正弦波规律变化,并与)(1t V ω的相位相同, 其波形如图5-4中的虚线所示｡ 图 5 - 4 L I ﹑)(t L I ω的波形图设PFC 的输出功率为0P ,效率为η,因为PFC 的功率因数0.1≈ϕCos ,故电感电流的有效值rms L I 为:rmsrms Lrms V P V P I 1011η== （A ） （5 - 7） 而电感电流)(t L I ω则为:t Sin I I Lrms t L ωω2)(=t Sin I Lm ω= （A ） ( 5 - 8 )式中,Lm I 为电感电流平均值)(t L I ω的幅值: rmsLm V P I 102η= m V P 102η=（A ） ( 5 - 9 ) 3.电感值L 的选取:由式(5-2)和(5-5)可以求得)(t L I ω∆另一表达式: on t t L T L V I )(1)(ωω=∆ fD L t Sin V m ⋅=ω1 )1(011t Sin V V Lf t Sin V m m ωω-= （A ） ( 5 - 10 ) 我们定义L I 的纹波系数I K 为2/)(t L I ω∆与)(t L I ω之比;即: )()(/2t L t L I I I K ωω∆=t Sin V P t Sin V V Lf t Sin V min m ωηωω!0012/)1(2-= )1(401021t Sin V V LfP V m mωη-= ( 5 - 11 ) 显然,当2/πω=t 时,I K 为最小值: )1(401021min V V LfP V K m m I -=η ( 5 - 12 ) 在依据对电感电流纹波系数的要求,选定了m in I K 的值以后,就可以求得相应的电感值L : )1(4010212/V V fP K V L m I m-=ηπ ( H ) ( 5 - 13) 通常采用的电感值是以输入电压幅值为最小值(m in 1m V )﹑输出功率为额定值(N P 0)﹑并选取适当的m in I K 值代入(5 - 13)式所计算出来的2πL ,即: )1(40min 10min 2min1V V fP K V L m N I m -=η ( H ) ( 5 - 14 ) 式中,m in I K 一般可在0.1-0.2之间选取。

交错式PFC CCM模式是一种用于电子设备中的功率因数校正和直流输出的电源转换器拓扑。

在现代电子设备中，高效的能量转换和功率因数校正对于减少能源消耗和提高系统性能至关重要。

本文将介绍交错式PFC CCM模式的基本原理和计算方法。

一、交错式PFC CCM模式的基本原理交错式PFC CCM模式是一种结合了交错式拓扑和恒定导通模式的电源转换器，用于实现功率因数校正和直流输出。

其基本工作原理如下：1. 输入端整流和滤波：交错式PFC CCM模式首先对输入电压进行整流和滤波，以获得平稳的直流电压。

整流和滤波电路通常采用全波整流桥和滤波电容，以确保系统输入端的稳定性和可靠性。

2. 交错式拓扑：交错式PFC CCM模式采用两个功率开关，通过交错地控制两个开关的导通状态，实现输入电压的有效分流和降低开关损耗，提高系统的转换效率。

3. 恒定导通模式：交错式PFC CCM模式中的功率开关在导通状态下具有恒定的导通时间，以确保输出端的稳定性和可靠性，减少开关损耗和电磁干扰。

4. 输出端调节：交错式PFC CCM模式可以通过PWM控制技术对输出端进行精确调节，实现直流输出的稳定性和高效转换。

二、交错式PFC CCM模式的计算方法在设计交错式PFC CCM模式的电源转换器时，需要进行一系列的参数计算和设计，以确保系统的稳定性和性能。

其计算方法主要包括以下几个方面：1. 输入端整流和滤波电路的计算：根据系统的输入电压和负载要求，计算整流和滤波电路的电容和电感参数，以满足输入端的稳定性和可靠性。

2. 交错式拓扑的功率开关参数的选择：根据系统的输入电压和输出功率要求，选择适当的功率开关型号和参数，以满足系统的转换效率和可靠性。

3. 恒定导通模式的控制策略：设计恒定导通模式的控制逻辑和参数，确保功率开关具有恒定的导通时间，以减少开关损耗和电磁干扰。

4. 输出端PWM控制的参数计算：根据系统的输出电压和负载要求，设计PWM控制器的参数和调节策略，以实现直流输出的稳定性和高效转换。

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