PFC高频变压器（计算步骤详解）

电路

本帖最后由君5186 于 2015-12-16 19:22 编辑

相信很多新手都在为PFC而苦恼，其中尤以PFC变压器的计算最为令人苦恼。由于PFC能够有效的衡量电力被有效利用的程度，并且功率因数越大，电力的被利用率就越高，所以常常被应用于电路和变压器中。本文逐一罗列了PFC高频变压器的设计步骤，给出了每一步的计算方法和数值，并且进行了总结。

　　随着LED照明的应用越来越普及，对LED电源的需求也越来越大，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 50/60Hz；PF>0.95；THD<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*Ve

　　Po：输出功率;100：常数;Fs：开关频率;Ve：磁芯体积。

　　PQ3230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。

　　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)=12280mmm

　　PQ3230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=0.39A

　　最大输入峰值电流：

Iinmaxp=Iin*1.414=0.39*1.414=0.55A

　　MOS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。

　　第三步：计算初级匝数NP：

　　查磁芯资料，PQ3230的AL值为：5140nH/N^2,在设计反激变压器时，要留一定的气息。选择小于0.1倍的AL值比较合适。在这里AL我们取：

　　AL=260nH/N^2

　　则： NP =(500/0.26)^0.5=44

　　第四步：次级匝数NS：ICrosoft-com:offICe:offICe" />

　　VOR=VDmin*Dmax/(1- Dmax)

　　=176*0.327/(1-0.327)=85.5

　　匝比n=VOR/Vo=85.5/48=1.78

　　NS=NP/n=44/1.78=25

　　第五步：计算辅助绕组NA

　　查看IC的datasheet，知道VCC为11.5~30V。在这选16V。

　　NA=NS/(Vo*VCC)=25/(48/16)=8.33 取9。

　　NS修正取：26。

　　总结

　　经过一系列的计算之后，我们通过样品的测试得到的实验结果为：整机效率0.88，PF值：176V时0.989，220V时0.984;265V时0.975。变压器温升25K。在整个变压器设计过程中。简化了一些东西。比如二极管的压降。对比一下，与一般反激式的变压器有点一致。更多技术交流与电源资料下载见QQ群共享：电源研发精英群 118636798。只是由于整流桥后没有接大容量的电解电容。实际的直流最低电压没有1.414倍。

电子工程师2014 · 2015-12-17 18:17:37

李皓飞 · 2015-12-18 22:54:14

SjL24 · 2015-12-20 12:52:53

LMFgoddess · 2015-12-23 15:28:08

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