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开关电源中功率因数校正如何选用电感材料


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扑克王官网|app下载:第一章开关电源(软电源模式)早已实用化和商业化,其高效率、体积小、重量轻等显著优点已被人们所接受。然而,负面影响永远不能忽视。由于电网侧输出电流为非正弦周期电流,交流/DC变换器投入运行时,会有大量古谐波流向电网,因此电网侧功率因数不低,只有0.6左右,导致谐波污染严重,对电网等用电设备造成阻碍。

在三相四线供电模式下,由于多次谐波分量变换,零线电流减小,这是一个棘手的问题。现在的电脑电源,UPS,程控交换机电源,电焊机电源,电子镇流器等。

长期以高频供电,其对电网的污染已经超过了必要的管理水平。因此,功率因数校正技术正在成为一个热点,并将成为商家走向市场的关键。

根据电工原理,功率因数PF是指交流输出军用功率p与视在功率S的比值.PF=P/S=UI1cos/UI2=DFcos(1),其中:I1基波电流有效值;I2电网电流有效值;u电网电压有效值;基波电流和电压之间的相位差;DF(失真因子)是当前的噪声因子。要制作PF1,需要采取相应的措施制作DF1,同时需要使基波电流和电压的相位差为0,所以功率因数校正本质上是对输出电流进行整形,使其尽可能正弦化,同时提高电源系统的输入阻抗,使其尽可能圆形、阻性,使基波电流和电压具有相同的幅值。这是功率因数校正的基本思想。

开关电源的功率因数校正器(PFC)可以分为两类,一类是有源PFC,由电感、电容和电子元件组成;另一种是无源PFC,一般采用电感补偿的方法,增加交流输出的基波电流和电压的相位差,提高功率因数。在校正电路中,有源PFC多采用高频降压电路功率因数功率调节器,一般采用Boost电路。基本电路拓扑见图1。图1的buck Boost电路图中的Li是储能电感,看起来并不是一个简单的电路,但如何合理自由地选择元器件以及元器件相关的材料才是关键。

本文将积极讨论功率因数校正技术中的电感元件和材料。2无源PFC中电感材料的自由选择无源PFC是由电感和电容组成的低通滤波器,如图2所示,右图是一个低通滤波器的电路原理图,其中L1为共模扼流圈,L2和L3为差模电感。共模扼流圈是两个电感线圈,它们几乎是平面的,具有完全相同的线圈匝数,并围绕同一铁芯。电流沿同一方向流过两组线圈后,根据右手螺旋规律,在电感芯中产生两个方向忽略的磁场。

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由于有电流流过,线圈匝数一模一样,磁场强度很高很低,所以几乎是偏置的,不存在磁饱和问题。主要需要考虑电感器芯材的初始磁导率o。一般来说有低O系列的铁氧体磁芯,o=4103,6103,8103,1104等类型,铁基超微晶材料o5104,坡莫合金系列如1J79,1J851系列,o5104。

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自由选择金属磁性材料时,必须注意频率响应(见图3)。3)1J79或1J851系列磁芯o随频率降低而升高,材料越厚,o随频率升高的幅度越小,设计时应注意。图2低通滤波电路原理图差模电感主要解决磁饱和状态的问题。

在实际应用过程中,广大电路工作者逐渐认识到磁粉芯的优势,铁芯特殊气隙(铁氧体磁芯特殊气隙、非晶磁芯特殊气隙、硅钢磁芯特殊气隙)所采用的方法越来越少。目前,滤波器中用作差模电感的磁芯大多是具有有效磁导率的磁粉芯 图3磁芯u0与频率f的关系图4是有效磁导率为75的铁芯静态磁滞回线。

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与铁氧体材料相比,它的Bs值高,容易饱和,所以体积至少可以增加一半。使用廉价的铁粉作为原料,不需要打开,没有噪音,成本可以大大降低。价格可以和铁氧体相比。

以27 1411的规格为例,它可以耐受400安匝数而不是e=75铁粉学习的图4 B-H曲线,但很明显,可以选择作为滤波器差模电感的磁粉芯在某种程度上是e=75铁粉芯的一种。图5示出了e=75、e=55和e=35系列的磁导率随频率变化的曲线,这表明它们的磁导率随着频率的降低而增加。

图6为上海钢铁研究仪器与合金研究所micronars-8(e=35)和SF-33 (e=37.5)的铁芯材料的插入损耗曲线。可以看出,吸收峰往往出现在不同的频率范围。

因此,除了电感、磁饱和、价格等因素外,还应考虑感应噪声的频率范围,自由选择不同类型的铁芯。。

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