高性能软开关功率因数校正电路的设计

早期，Boost电感磁性材料一般为铁氧体磁芯，如EE或EI等，通过加气隙δ来调节μ值，从而调节电感量,这种方法的成本相对较低，但L值的温度特性相对略差，而且气隙的漏磁会增加电磁干扰。现在，一般采用金属磁粉芯，如铁粉芯、铁镍粉芯、钼坡莫合金、铁硅铝合金、非晶合金等磁环。各种材料有各自的优缺点，如铁粉芯成本低而Q值、μ值的各种特性，如温度、线性等相对较差，铁镍粉芯次之，铁硅铝合金、钼坡莫合金相对较好但价格贵些，所以，PFC电感磁性材料采用铁硅铝合金磁环较好。

3.2 电感L值的计算

功率因数校正的前提条件是使输入电感中电流保持连续状态，即纹波电流ΔI要小于最小输入交流电流峰值的两倍。则取电感L≥临界电感L_min。而L_min（mH）为

L_min=（1）

ΔI=（2）

式中：V_min(p)为最小输入正弦波电压的峰值（V）；

V_o为输出直流电压（V）；

f为开关调制频率(Hz)；

P_o为输出直流功率(W)；

V_min为最小输入正弦波电压的有效值。

磁性元件磁环（材质为铁粉或铁硅铝合金）的选择通过式（3）计算。

L=4μN²(S/D)×10^－6（3）

式中：L为电感量（mH）；

μ为磁芯有效磁导率；

N为线圈匝数；

S为磁芯导磁截面积（cm²）；

D为磁芯平均磁环直径（cm）。

3.3 电容的选择

电容一般要采用低损耗，高纹波电流型的电解电容，容值C为

C=

式中：ω_o为市电角频率；

ΔV_o为允许输出直流纹波电压（V）。

3.4 二极管的选择

选t_rr小，正向压降小且软恢复（软度好）特性好的二极管。

3.5 开关器件的选择

选MOS或IGBT。由于IGBT关断存在一点拖尾现象，则当开关频率>20kHz时，要选MOS。对MOS主要关心的是导通损耗，应选导通电阻R_DS小的；对IGBT主要关心的是开关损耗，应选开关特性好的IGBT。当然，最理想的是把IGBT与MOS根据各自的频率特性直接并联而控制信号按各自的特性做相应时序调整。

4 结语

本文通过实践总结，设计出一种优异的软开关PFC电路，并采用UC3854芯片实现技术产品化。这种PFC电路是智能高频化UPS和高频开关整流电源输入级电路的理想解决方案。同时把元器件的特性做了仔细的分析，优化。