基于L6562的高功率因數(shù) boost電路的設計
3 Boost電感的設計
本設計采用AP法則來設計Boost電感。其原理是首先根據設計要求計算所需電感:
式中,Virms為輸入電壓有效值;Vo為輸出電壓,fsw(min)為MOS管的最小工作頻率,通常在20kHz以上;Pi為輸入功率。計算要求的AP值為:
式中,Ku為磁芯窗口利用率,Jc為電流密度,IL(pk)為電感電流峰值。
根據(4)式的計算結果可選擇磁芯的AP值(大于AP_req,AP=AeAw,單位為m4)。
然后根據所選磁芯來計算原邊匝數(shù)及所需氣隙。副邊匝數(shù)一般按10:1選取。
4 實驗波形分析
為了驗證以上設計的合理性,本文設定最小輸入電壓為187 V,最大輸入電壓為264 V,輸入頻率為50 Hz,輸出電壓為400 V,PF=0.99,效率為87%,輸出功率26.5 W,最小工作頻率為65 kHz來進行實物實驗,同時根據計算,并通過IL(pk)=465.3 mA來選取導線為mm,Jc=4/mm2,L=2.99 mH(L=2.7 mH時,驗證最小頻率為72 kHz>65 kHz,可滿足設計要求)。
設Ku=0.3,δBmax=0.3T,由(4)式計算得:
AP_req(min)=6.64×10-10m4
這樣,可選擇磁芯EE16/6/5,其AP=7.5×10-10m4,可滿足設計要求;而由(5)式計算得Np=218.1匝,取215匝,并驗證δBmax=0.304T,氣隙lgap=0.41 mm。
根據以上計算參數(shù)所搭建的試驗模型來進行的結果如圖6所示。
由圖6可見,輸入電流能良好的跟隨輸入電壓,且電流電壓相位差接近于零,故可實現(xiàn)高功率因數(shù)的控制。另外,MOSFET的電流是一種高頻三角波,其包絡為輸入電壓。由于MOSFET可實現(xiàn)軟開關,能有效減小開關損耗。根據測試結果,該電路的PF可達0.998以上,THD在5%以下。
5 結束語
本文基于L6562芯片設計了Boost高功率因數(shù)電路,并引用AP法則設計其關鍵元器件――Boost電感。經試驗驗證,該電路啟動電流小,外圍元器件少,成本低廉,能同時滿足電源系統(tǒng)重量輕,穩(wěn)定性好,可靠性高等要求。實驗證明,AP法則是一種快速準確的設計方法。
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