功率因数校正用电感材料

但是值得商榷的是，可选择作为滤波器的差模电感的磁粉心不仅仅是μe=75铁粉心一种，图5是铁粉心系列μe=75，μe=55，μe=35磁导率随频率变化的曲线，可见它们磁导率随频率上升而下降的趋势不同。图6是MICROMETARS公司－8（μe=35）和上海钢研精密合金器材研究所SF－33（μe=37.5）铁粉心材料的插入损耗曲线，可见吸收峰出现在不同的频率范围内，因此除了考虑电感量大小，磁饱和问题，价格等因素外，还应该考虑抑制噪声的频率范围，来选择不同型号的铁粉心。

图5有效磁导率与频率的关系曲线

图6两种铁粉心的插入损耗曲线

3有源PFC中的电感材料选择

在功率放大的功率因数校正中基本上是采用升压式变换电路，而升压电感是串在输入回路中，电感电流等于输入电流，只要控制电感电流就可以达到控制输入电流。功率开关器件的切换速率ωS远大于工频ωo（ωS=Kωo，K1）；L值大得足以使电感中的电流连续，当功率器件开关切换脉冲占空比的变化遵循正弦规律时，即所谓正弦波脉宽调制（SPWM）时电感中流过的电流为：

iL=UpsinωotIpsinωot/Upsin[sinωot＋(Dπ/K)](2)

当K1时，

iL=Ipsinωot(3)

即iL与输入电压一样，都是正弦波，相位又相同,从而实现了DF=1，cosφ=1，达到功率因数校正的目的。

从图7中可见，S的控制信号实际上受控于输入电压，开通时由全波整流电路为L充电，关断后L上的电压与输入电压叠加为电容C和负载提供能量，因此PFC中的电感是一个储能电感而且电感量又必须足够的大，在50Hz基波电流上又叠加了高频成份，对于该电感铁心材料提出了相当高的要求，即在强的基波电流作用下不饱和又在高频下有低的损耗。

图7基本升压型有源功率因数校正电路

目前扼流圈铁心使用的材料主要有两类，一类是功率铁氧体磁心加开气隙，另一类是磁粉心。表1是它们的饱和磁感应强度（Bs）的比较，其中锰锌软磁铁氧体Bs值最低，为0.5T，约为铁粉心的一半左右，因此在同样安匝数下和铁粉心相比截面将增加1倍左右，因而体积势必增大。

表1不同材料的Bs值比较

另外由于加开气隙，在铁氧体开气隙处表面，形成表面涡流，造成铁氧体磁心局部升温，使铁氧体磁心发热，当温度超过铁氧体居里点时，有效磁导率μe急剧下降为0，这也是功率铁氧体磁心用作电感不利的一面，许多电源工作者对铁氧体磁心在有源PFC线路中用作储能电感铁心持否定态度，可能主要就是这个原因吧。

关于磁粉心在PFC电感中的应用，已被很多电源工作者所认可。目前磁粉心材料大致有铁粉心，Sendust粉心（FeSiAl），坡莫合金粉心（P.P.M），从损耗曲线上可以看出，P.P.M（μe=60）及Sendust(μe=60)和铁粉心（μe=35）相比，前二者约为后者的1/10～1/6，因此，铁粉心可以排除，无法用作PFC电感材料，除非大大增加体积，降低工作B值。

国外文献对于PFC电感材料一般都介绍坡莫合金系列，笔者以为，2Mo80NiFe磁粉系列（μe=160，147，125，60等）有优良的性能，其频率特性、电流特性，损耗特性均为目前最高水平，而且系列化，有可选择余地，但是价格比较昂贵，在电源价格竞争激烈的今天，很多使用者无法接受，我们向广大电源工作者推荐比较廉价的FeSiAl粉心。

图8FeSiAl系列μe－f曲线

图9FeSiAl粉心μ/μO－I曲线

图10损耗曲线（f=20kHz）

FeSiAl材料很早就被发现有优良的磁性能（可以和坡莫合金相比拟），高μ值（μo=8×104～10×104），低损耗，Bs=1.1T，但由于其脆性，加工困难，而没有大量使用。我所经过几年的研制开发，形成了系列的FeSiAl磁粉心产品，μe=90±5，55±5，35±5，目前进一步推向市场，图8，9是它们的μe－f曲线和电流特性曲线，可以和2Mo80NiFe相比拟，从图10中所介绍的损耗曲线中可以发现，它的损耗高于坡莫合金磁粉心，但远低于铁粉心，可用在PFC中作电感材料。

4结论

功率因数校正技术将得到越来越广泛的应用，广大电源工作者希望找到合适的材料来满足电路的要求。笔者本着这一目的介绍有关电感材料的一些情况及特性。介绍了铁粉心在PFC中的应用，提出了抑制噪声频段不同，在差模中应用可选择不同磁导率铁粉

心的观点。根据有源PFC电感的特点，指出使用磁粉心作为有源PFC电感铁心优于使用功率铁氧体开气隙磁心，并介绍了FeSiAl材料的系列磁粉心，旨在增加广大电源工作者选择余地，制造出体积更小、温升更低、价格更廉的功率因数校正器。