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Boost拓扑实现的PFC输出电容快速估算法

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boy59
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LV10
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  • 2021-3-19 12:30:13
  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:
PFC电路.jpg

                         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:        
连续波形.jpg                  

        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:
纹波计算.jpg

                          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:
PFC公式.jpg
  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:
PFC快速估算方程.jpg
PFC快速估算方程1.jpg
其中的常系数为0.159(1/2πfo=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
临界波形.jpg

                         3-4 临界模式PFC波形
nc965
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  • 2021-3-19 20:35:26
 
之前对此有个计算公式,兄弟核算一下(恒功率负载):
3.png
boy59
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  • 2021-3-20 06:19:12
 
您这个公式应该更为标准,假设效率为1,将输入功率换成输出电流后公式就变成了帖子中的形式。
公式推导.jpg
其中的常系数为1/2pi近似取了0.159,验证如下:
系数验证.jpg
greendot
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  • 2021-3-23 10:10:01
 
瞬时输入功率和输出功率之差是输出电容的瞬时功率,可知Ic=Io*cos(2*ω*t),Vripple_pk_pk=2*Io*Xc = 2*Io/(2*ω*C) = ....
boy59
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  • 2021-3-24 08:54:02
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怎么推导的还没弄明白
greendot
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  • 2021-3-26 16:02:32
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2021-03-26_160000.jpg
boy59
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  • 2021-3-26 20:10:10
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谢谢!
张合
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  • 2021-4-25 14:35:03
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forestgump1003
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  • 2021-5-19 17:09:12
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能让绿点大师回的帖子越来越少了。。。
张合
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  • 2021-4-25 14:47:47
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greendot
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  • 2021-5-5 19:00:45
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为何露齿而笑?
张合
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  • 2021-5-5 22:10:14
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微分方程什么样子

求助,知道你很久了 厉害的大神

求助,知道你很久了  厉害的大神
20210505_220358.jpg
boy59
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  • 2021-3-21 09:16:44
 
昨天的回复还没有通过审核……
两种表达式的结果应该是一样的1/2π≈0.159,写出1/2π应该更为标准。
nc965
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  • 2021-3-21 12:52:37
 
这个波形与输入波形的交点求解,可得到PFC电容容量的下限。
谢开源
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  • 2021-3-22 14:49:42
 
请问电压纹波取多大为合理?为什么?
nc965
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  • 2021-3-22 18:06:07
 
这个由后级(的输入电压变化范围的适应性)决定,另一个因素是电解耐压,尽量在常规耐压(450V比500V便宜)下搞定。
tmcent
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  • 2021-3-23 10:27:34
  • 倒数10
 
可以先由基本公式计算,但主要还是要调试才行
wenjiang628
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LV3
助理工程师
  • 2021-4-2 14:12:11
  • 倒数6
 
估算是可以的
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