選電感材料？打造小體積、低溫升的PFC校正器

如果你身為電源工程師在設(shè)計(jì)的時(shí)候肯定會(huì)遇到選材的頭疼事，特別是功率因數(shù)校正技術(shù)的應(yīng)用越加廣泛的現(xiàn)在。這里小編為大家整理了一篇關(guān)于電感材料選取的文章。介紹了鐵粉心在PFC中如何應(yīng)用，并分享了抑制噪聲頻段不同，在差模中應(yīng)用可選擇不同磁導(dǎo)率鐵粉心的觀點(diǎn)。為大家制造出體積更小、溫升更低、價(jià)格更廉的功率因數(shù)校正器帶來(lái)了堅(jiān)固的技術(shù)支撐。

本文為大家介紹了鐵粉心在PFC中的應(yīng)用。根據(jù)有源PFC電感的特點(diǎn)，指出使用磁粉心作為有源PFC電感鐵心優(yōu)于使用功率鐵氧體開(kāi)氣隙磁心，并介紹了FeSiAl材料的系列磁粉心，旨在增加廣大電源工作者選擇余地，制造出體積更小、溫升更低、價(jià)格更廉的功率因數(shù)校正器。

1、無(wú)源PFC中的電感材料選擇

無(wú)源PFC是一個(gè)由電感、電容組成的低通濾波器，如圖2所示是一種低通濾波器的電路原理圖，其中L1是共模電感，L2，L3是差模電感。

共模電感是完全對(duì)稱、線圈匝數(shù)相同的兩個(gè)電感線圈，繞在同一個(gè)鐵心上，電流同方向流經(jīng)兩組線圈后，根據(jù)右手螺旋法則，在電感鐵心內(nèi)產(chǎn)生兩個(gè)方向相反的磁場(chǎng)，由于流經(jīng)電流大小，線圈匝數(shù)完全相同，磁場(chǎng)強(qiáng)度強(qiáng)弱相當(dāng)，因而完全抵消，不存在磁飽和問(wèn)題，主要是要考慮電感鐵心材料的初始磁導(dǎo)率μo，對(duì)于這類材料的μo越高越好，通常有高μo系列的鐵氧體磁心，μo=4×103，6×103，8×103，1×104等類型，鐵基超微晶材料μo≥5×104，坡莫合金系列如1J79，1J851系列，μo≥5×104。在選擇金屬磁性材料時(shí)必須注意頻響問(wèn)題(見(jiàn)圖3)1J79或1J851系列的磁心μo隨頻率上升而下降的幅度比較大，越薄的材料，μo隨頻率下降的幅度比較小，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意這一點(diǎn)。

圖1 低通濾波器電路原理圖

差模電感主要要解決磁飽和問(wèn)題，在實(shí)際使用過(guò)程中，廣大電路工作者已經(jīng)逐步認(rèn)識(shí)到了磁粉心的優(yōu)越性，使用鐵心加氣隙的作法(鐵氧體磁心加氣隙，非晶磁心加氣隙，硅鋼磁心加氣隙)已越來(lái)越少?，F(xiàn)在用于濾波器中差模電感鐵心大多為有效磁導(dǎo)率為60～75的磁粉心，B500=1.34T，即在39788.5A/m(即500Oe)的磁場(chǎng)強(qiáng)度下，磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)1.34T。

圖2 磁芯u0隨頻率f的變化關(guān)系2、有源PFC中的電感材料選擇

在功率放大的功率因數(shù)校正中基本上是采用升壓式變換電路，而升壓電感是串在輸入回路中，電感電流等于輸入電流，只要控制電感電流就可以達(dá)到控制輸入電流。功率開(kāi)關(guān)器件的切換速率ωS遠(yuǎn)大于工頻ωo(ωS=Kωo，K1；L值大得足以使電感中的電流連續(xù)，當(dāng)功率器件開(kāi)關(guān)切換脈沖占空比的變化遵循正弦規(guī)律時(shí)，即所謂正弦波脈寬調(diào)制(SPWM)時(shí)電感中流過(guò)的電流為：

當(dāng)K=1時(shí)，

iL=Ipsinωot(3)

即iL與輸入電壓一樣，都是正弦波，相位又相同，從而實(shí)現(xiàn)了DF=1，cosφ=1，達(dá)到功率因數(shù)校正的目的。從圖7中可見(jiàn)，S的控制信號(hào)實(shí)際上受控于輸入電壓，開(kāi)通時(shí)由全波整流電路為L(zhǎng)充電，關(guān)斷后L上的電壓與輸入電壓疊加為電容C和負(fù)載提供能量，因此PFC中的電感是一個(gè)儲(chǔ)能電感而且電感量又必須足夠的大，在50Hz基波電流上又疊加了高頻成份，對(duì)于該電感鐵心材料提出了相當(dāng)高的要求，即在強(qiáng)的基波電流作用下不飽和又在高頻下有低的損耗。

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