PFC电源设计与电感设计计算学习笔记

PFC电源设计与电感设计计算

更新于2018-11-30

课程概览

• 常见PFC电路和特色1
• 常见PFC电路和特色1
• CRM PFC电路设计计算
• CCM PFC电路设计计算
• CCM Interleave PFC电感纹波电流计算
• DCM.CRM Interleave PFC电感纹波电流计算
• 高性价比大功率CRM Interleave PFC设计实例
• PFC 电感电气性能指标的定义及电路中的做用
• PFC 设计的电磁兼容问题与对策
• 耦合式Interleave PFC技术

常见PFC电路和特色1

各位电源工程师朋友们 你们好 我是邵革良 从这一讲开始 咱们开始讲解 PFC 电源设计与电感的设计计算里面的第一部分 第一个讲解 就是常见的 PFC 电路以及它的特色 咱们这个 PFC 电路和特色 咱们分两讲来说 今天是讲第一讲这一讲的主要内容是四个方面 第一个就是我会介绍一下 连续电流模型和临界电流模型 它的特色和区别 那么第二个呢 再去介绍咱们单路的 PFC 和交错并联 PFC 那么紧接着就是无桥 PFC 咱们为了提升 PFC 的电源效率 因此必定要把前面这一个整流桥去掉 整流二极管的压降很高 因此这一个部分把它去掉以后呢 来改善咱们 PFC 的运行的效率 因此无桥 PFC 咱们会使用得愈来愈普遍 最后呢 会介绍一下单路单相的 PFC 和三相 PFC 主要是这四个方面 那么讲到 PFC 电路呢 其实咱们有个概念 很是但愿你们去了解或者是理解 咱们不少电源工程师 一上来就说 PFC 电路上 讲到 PFC 立刻就会说 它主要是一个升压 把这个电压稳定住 达到好比输出单相输入的时候 达到一个 380V 或者 400V 左右的直流 而后给后面供电 因此咱们想到 PFC 的时候 每每脑壳里有这么一个印象 其实这就有一点 忘掉了 PFC 这个电路是为何出来的 为何要用 咱们讲到电源 其实供电都是交流电就是交流的电源供电 咱们有一个整流电路 最后变成一个直流了 最后咱们给负载供电 不管是 DC/DC 后面的 DC/DC 逆变 或者说咱们把 DC/AC 变成了交流电输出 像这个给电机驱动 压缩机驱动 或者是给其余的一些变成一个 UPS 交流的输出 无论怎么变 咱们都是须要把这个交流电 50Hz 的交流电 把它整流变成直流 最终利用了这个直流 来进行各类各样的高频的变换 因此为何要引入 PFC 不要行不行 其实从咱们在后面这个电路里面 在负载使用的时候咱们要的是一个直流电 可是咱们电网进来的确定是 50Hz 或 60Hz 的交流电 因此必定要把交流电整流变成直流 那其实不要 PFC 同样好用 并且电磁兼容的问题还简单了 就是直接把它整流滤波就行了 问题就是什么呢 就是咱们整流这个整流滤波以后 好比说我这个整流直接接了一个电解电容 好比说我这个整流直接接了一个电解电容

• 连续电流模型 (CCM) 和临界电流模型 (CRM)
• 单路的 PFC (Single Boost)和交错并联 PFC (Interleave PFC)
• 无桥 PFC (Bridgeless PFC)
• 单相的 PFC (Single Phase)和三相 PFC(Three Phase)

在这滤波 那么你们能够看到咱们这个波形 这一个正弦波波形是咱们输入的电源电压 就正弦波的电压 这个黑的颜色其实是咱们这个电容器的电压波形 就是有点带点纹波的直流 已经变成直流了 这个时候咱们看输入的 iAC iAC 的波形你会发现 它实际上是一个锯齿波同样的东西 为何是这样呢 就是说在咱们输入的电源电压的时候 低于输出 Vc 这个电压 它其实是没有电流往里面流的 没有电流往里面流的这个电流是零 等到这个电压开始超越后面电压的时候 经过这个二极管 强制就至关于为零的时候 就至关于强制短路了 就是直接给电容器大电流的灌封 因此电流瞬间就提高到很高 那么直接就灌进去了 灌进去以后随着电压继续往上涨 这个电容充电电压往上拉的时候 电流就会往降低了 那么达到最高电压点的时候 正弦波最高电压点等于充电充满了 那么下来就掉下来就没有电流了 因此必然会造成一个相似这样的三角形的 锯齿波这样的东西 造成这样的电路呢 其实对咱们的后期来说是根本不在意的 问题在于什么呢 若是咱们造成这样的一个波形 不是电流波形 不是一个正弦波 按照咱们高等数学里面学过 傅里叶变换 也就是说任何一个周期性的函数 咱们均可以把它分解成由一次 有基波 就是一次的 咱们说的这个一次就是 50Hz 若是整流以后把它翻上去就是 100Hz 就是说有 100Hz 还有若干个无限屡次的 高次谐波的一个组合 也就是说若是两次 100Hz 就变成了 200Hz 了 三次就变成了 300Hz 了 那也就是说它任何一个这样的函数 周期性的函数均可以被 分解成 一次的两次的三次四次一直到 N 次 由这样的波形的组合 最后的组合以后 就变成了咱们出来这种稀奇古怪的 这种电流波形 可是固然了 周期性函数是理想的周期性函数 它是没有这个 二次四次这个偶次谐波 就是说是单次谐波 就是一三五七九这样 那么无论有单次仍是偶次 也就是它老是它不是 100Hz 的 也就是从电网来看并非 50Hz 的 不是 50Hz 的有什么问题 电流必定要从电网里面来拉进来对不对 就是咱们假设电源这个地方 咱们的电源插座 外面接到哪去了 接到咱们的三相工频变压器上去 那么也就是说 100Hz 也好 200Hz 300Hz 甚至几千赫兹 这个电流必定要从电源拉进来 可是变压器只是 50Hz 的 也就是说这一部分的电流 必须从变压器拉过来 或者是变压器旁边的电力电解电容里面往外放 因此它问题就出在这个地方 就是这就是高次谐波 而这些高次谐波最终都会造成变压器的发热 和电力电容器的发热 若是变压器能承受得了 电容器又不进行滤波 电容器又不进行滤波 那么都返回到最终的发电机里面去了 都会烧毁 变压器也会烧毁 发电机也会烧毁 因此引发电网的解列 就是电网瘫痪 为了解决这个问题 实际上咱们但愿 但愿咱们交流输入的时候 最好是直接接一个电阻负载 也就是说交流电 交流电的这个正弦波波形的 电流波形也是正弦波的 不光是电压 电压和电流是彻底是同步的 彻底是实时同步的 就不会又滞后 不会有超前 那么若是是能达到这样的话 这样对电网的影响最小 为了解决这个问题 因此说咱们国际上就有一个这个 IEC61000-3-2 的高次谐波的标准 就是防止对电网形成这个重大的事故来定义的 那么讲到这儿你们都清楚了 也就是说咱们无论是 DC/DC 仍是 DC/AC 咱们这种的应用 咱们供电都是交流电 正弦波进来的 因此既然是正弦波过来 后面咱们必定有一个电容器的大电解 或者是大容量的电容器去滤波 那么必然若是不进行这个电流波形的处理 它必然会造成一些 不一样于正弦波的各类各样奇怪的波形 这些波形就会产生高次谐波 而这些高次谐波只要送到电网里面去 就会对电网里面的电力变压器 电力电容等等会形成伤害 甚至严重的时候会烧毁 那么 为了解决这个问题 因此说咱们要求从电网进来的时候 要求是咱们全部的用电负荷 必须是尽量地作到呈电阻负载 由于电阻负载就不存在这个问题 因此从这个意义上来说 PFC 有什么目的 PFC 实际上最终的一个目的 就是抑制高次谐波 这个主要是指电流谐波的 就是不能让它出现两次的三次的四次的五次的 一直到 N 次的 那只保留一个基波就是一次的 50Hz 或者 100Hz 的 那么这种状况 这是咱们作 PFC 电路的一个最重要的目的 因此咱们千万不要把这个目的忘掉了 咱们大部分的工程师一上来就是下面这个目的 输出稳压调压 咱们由于这个电路 刚才看到的这个电路实际上输出电压是 好比 380 也好 400V 直流也好 就是用它来稳压或者调节电压的 其实咱们电源工程师时常呢就把 真正重要的高次谐波的抑制的根源 为何这样就把它忘掉了 很重要的 只盯着一个 稳压和升压这种功能 那么这个就是咱们必定要重视的问题所在 重视了这个问题所在 因此说其实咱们的目的很明确 就是要不要让它出现这种高次谐波 让它来符合咱们 IEC 的标准 来支持 PFC 电路的 为何设计它的 最重要的目的 那么一旦离开了这个条件 因此咱们就不要去谈 PFC 了 好比说咱们不少 DC/DC 的电路里面 它也要有个 Boost 升压 它输入的是电池或者太阳能电池板 包括光伏逆变器 它有一个 Boost 升压 那么后面把它逆变成交流 返回到电网去 因此这里面就不存在 PFC 的说法 因此咱们叫 Boost 电路 就是升压电路 固然它也有个高次谐波的抑制 它在哪里呢 它好比说这个地方不是接电机 是接到电网里面去了 因此它并网 那若是咱们逆变器产生的波形 电流波形畸变 若是灌到电网里面去 也一样会产生一样的问题 因此也必须知足 IEC61000-3-2 这种标准 那这就是咱们 刚才讲的问题所在 因此咱们理解了这一点 因此何时咱们叫 PFC 何时叫 Boost 升压 为何这么叫 这个你们就很是好理解了 就很是清晰了 因此这一点我特意把这个内容讲得多一点 就是咱们千万不要忘记了咱们作事情的目的和本源

• 整流后利用直流进行高频变化，整流必然存在电容，因电容存在，整流输入的电压为正弦波，整流输出的电压为带纹波的直流，整流输入的电流为锯齿波。电流为锯齿波经傅里叶分解存在高次谐波会形成变压器发热，电力电子器件发热。
• 指望AC-DC变换后的电流、电压波形彻底同步
• PFC电路的目的就是抑制高次谐波

常见PFC电路和特色2：CCM&CRM

OK 咱们再来看这幅画面 这个画面呢咱们是要对这个 CCM 和 CRM 进行比较 那么这个咱们首先看到 左边这个图是吧 这个波形图咱们叫连续电流控制模式 就是导通模式 那么右边呢是临界的导通模式 咱们 PFC 电路里面呢 其实基本上都是这两种模式 那么这两种模式呢 实际上它的控制的原理是彻底不一样的 咱们先看左边这个图 底下呢是一个示意图 并非真的是这样的 这底下这个表是表明一个驱动波形 那么实际上咱们关注的并非这个波形 而是这个电流波形 也就是说咱们工做的时候呢 从低的电压就是正弦波进来 电压就一直往上上升 这个蓝颜色表示电压的正弦波电压 那么这个锯齿波是表示咱们电感里面 就是这个电感里面跑的电流波形 因此他基本上控制原理是这样 就是说在控制必定的这个纹波的幅值 不是很大的状况下 而后呢也沿着这个正弦波的规律 就是把它的有效值或者平均值作出来以后 那么至关于这个平均值或者有效值呢 就是跟咱们电压的波形彻底同样同步的跟踪的 那这种原理从这个图上来看呢 为何叫连续的呢 就是说你看这个电流掉下来的时候 他不会为零是吧 都是直流上面加一个纹波 那么这种状况咱们叫连续 那么临界的呢就是右边这个图 基本上电感的电流波形就是像这个爬升起来 基本上电感的电流波形就是像这个爬升起来 而后呢关闭了掉下来 因此说呢掉呢必定要掉到底掉到零的时候 就调到零的时候呢 而后他立刻又开始下一个脉冲 就是开通了那么始终处于 这种恰好一到零就回来这种模式呢 一直处于这种模式 那这个模式固然就是临界了 就是处于连续和不连续的临界点上 那么当这个 PFC 始终工做在这种状态 咱们叫连续电流模型控制 那么这两种呢是有本质的区别的 本质区别是什么呢 左边的呢咱们每每是作一个固定频率的控制 右边的呢是变频控制的 也就是说由于它电感量咱们若是固定不变 那么电压在变的时候呢 是爬升的这个电流在变 包括时间在变 那么让它必定要掉到底的时候 实际上掉到底的这个时间也在变 因此说呢随着咱们不一样的输入输出电压的时候 那么这个频率是一直在变 就是一个正弦波的半波里面 实际上每个时刻那个脉冲都是宽度是不同的 就是这个周期都不同 那么让他始终处于这种状态 那么永远处于这种状态 咱们叫 CRM 这种状态就是临界模式 那固定频率呢就跟这个这个地方写了 是 CCM+DCM 或者 CRM+DCM 那么或者它都合在一块儿都有 什么意思呢像这个 咱们这个电流大的时候它是连续的 那么这个地方电流小的时候它会掉到地的 掉到地的话刚掉到地呢是属于这种状态 那么再下去的话它就是不连续了 因此说固定频率它存在这个 连续模式和临界模式和 DCM 这种状态 那么 CRM 呢严格的意义上来说 就是纯粹的这个临界模式 固然有时候咱们也会有一些个别的状况下 就是说频率把它并无跟踪那么快 那么底下呢就会有一段不连续的区域 因此这种状况呢会混合成 CRM+DCM 就是这两种不一样的控制方式 那么我一会会讲 讲到这个计算的时候会去讲 这个两个控制的不同 那么为何他能作咱们 PFC 或者是高次谐波的这个控制 那么刚才讲到这个 PFC 的问题呢 其实咱们叫习惯了就是功率因素修正 Power Factor Correct 那么其实呢咱们讲的是功率因数修正 这个呢是个人理解是有点不同的 由于功率因数咱们讲 PF 为一对吧 或者是接近于为一 PF 大那高次谐波是否是必定是小呢 那总的高次谐波确定是小 可是呢对于某一个次数的高次谐波 它不必定是小 因此说咱们真正的控制 咱们叫是叫 PFC 这种说法 实际上我真正的目的 仍是前面讲的要把高次谐波控制到手 每个高次谐波所控制到咱们 能知足 IEC61000-3-2 这个标准的要求 因此这一点你们注意一下 那么特色是这么个特色 因此说咱们讲它的影响影响是什么呢 好比说咱们作这个 CCM+DCM 这种模式 或者是咱们就叫 CCM 这种模式 那么它 PFC 电感就在这个地方 他工做的时候呢 它的纹波呢是在必定的小的范围以内 并非全部的都是纹波 那么对于 CRM 呢就是全部的都是纹波 因此说对电感这个设计的时候或者选取的时候 你就会发现 在这种状况下要控制咱们 固然要控制纹波的含量 那么一个很大的电流状况下 这个电流变化率变化的这个峰峰值很小 那就是什么是咱们这个电感量 必定要选得比较大 因此说咱们作连续模型 CCM 的时候呢 你用的电感量实际上都是要比较大的 要否则这个纹波就显得很是的大 那么在这种状况下呢 其实还有一个快恢复二极管的问题 快速二极管问题是什么 就在这个地方二极管 那么为何讲是快恢复二极管呢 其实咱们从这个波形能够看到 当它导通的时候 就是这个管子导通的时候 其实是咱们把这个电压 强行的加在了这个 PFC 在电感上 那么这地方是对地短路的 那么加上去以后呢 它在那一瞬间就是从某一个电流的 小的电流值开始电流往上爬 爬到最高的时候呢 咱们认为这个对电感里面储可以了 因此说就把这个管子关闭 关闭的那一瞬间 其实它的电流是达到这个三角波的顶点 就是这三角波顶点达到顶点的时候呢 忽然关闭了 关闭了咱们电感里面是有电流在跑的 因此电感的电流咱们知道是它是连续的 它不会跳变对不对 那连续的就意味着什么呢 它必定要往外流 那既然这边流不过去 它会强行往这边流 往二极管往这边流 因此说呢这个时候二极管被强制导通 哪怕是外面的电压比这边的高 就是说咱们关闭的时候是零嘛 这电压而后那一瞬间可能会升上来 那最终是要想导通 导通是什么意思呢 就是 Vf 为零 理想的时候 Vf 为零 也就是这边电压等于这边电压等于输出电压 因此说呢就是关闭那一瞬间 这个电感的这一头的电压 会瞬间因为它续流的做用 瞬间把电压抬起来 抬到了跟这边输出电压同样 因此说这是它的一个工做过程 那么一直这个电压 输入电压确定是比输出电压低了这种状况下 那么它一直给她往这边流电流 其实是给电容充电或者往负载放电 而后放到必定程度呢 由于电压实际上 是加在这个电感两端电压等于这边高 右边的高左边低那么这个时候呢 这个电感呢实际上加了一个反电压加在上面 因此说电流呢虽然是往一直往右边流 它其实是逐步在降低 反过来电压 是一直在降低 那降到必定程度 好比说在这个地方 降到这个地方 认为这个能量放的差很少了 因此这个时候呢要把这个管子再次打通 你们注意这个问题 那么她刚才是二极管 一直往这边电流续流是吧 虽然电流很小可是它不是零了在这个地方嘛 不是零也就意味着电流很小 仍是往这流的 往这流的过程当中 这个 Vf 固然是通的是吧 那么一瞬间这个管子直接对地短路了 那这样一短路出现什么问题 这个电压立刻掉零了对不对 那这个仍是 400V 是吧 也就是二极管立刻来一个反压 可是在反压以前 其实二极管是正向流的 它会须要造成一个反向的电流 就是很大的一个电流反过来流 才能造成这种绝缘层的 因此说那一瞬间呢快恢复的效应 就是一会儿就把它恢复了 恢复到这个隔离这种状态 就是两个不导电的状态 那么不然的话电流就会往下灌 因此说它经过一个很大的电流 往这边流的时候呢 那么造成了这个很高的一个绝缘 那么二极管就截止了那这个过程呢 是瞬间大电流往外灌的这个过程呢 是对咱们整个的工做很是不利 它会造成什么 造成 EMI 的问题 就是瞬间的 dI/dt 很是大 固然呢这个管子的发热也很是大 因此说咱们要用比较好的快恢复的二极管 来作这个地方 因此说这个是咱们连续电流模型的 一个很是重要的特色 那么若是说咱们临界的那就不存在这问题 为何呢临界的电流 我刚才讲了必定要到零 也就是说电感的电流往降低 降到了零什么意思 就是这个 Vf 没有电流往上流了 没有电流流的时候那它就是半导体 没导通是否是 那么这个时候呢 底下他实际上没有这个 那个大量的这个电子的 那么也就是说它降到零的时候 这两端是没有电压的 没有电压那么也就是说 没有大电流往下流的时候 实际上它就不会积累了不少的电荷在地方 那么它这地方它天然是截止状态 就是这个二极管是个截止状态 因此截止状态的时候 这边对地短路反过来加高压 实际上这个部分呢 反过来反抽的电流就很是的小 因此它就结果呢致使 这个二极管的快恢复的要求并不高 并且没有很大的 dI/dt 的时候呢 EMI 也会好 二极管的损耗也比较小 因此这是临界模式或者不连续模式的优势 因此这个呢很是重要 这一点啊是但愿你们能理解 若是不理解的话 咱们去看一下二极管的这个基本的原理 那有的工程师会讲 我如今我用的是碳化硅二极管 不是你讲的那个少数载流子 我是多数载流子 不存在这种效应问题 就是没有快恢复效应 那么是否是会就会很是棒呢 就会解决这个问题呢 其实呢是固然会好一些 可是这个问题依然存在 为何这么讲呢 其实咱们就算是没有 SiC 碳化硅 就是没有这快恢复效应 其实呢这个二极管它是一个结电容 在这的 蛮大的一个结电容 有的是几十皮甚至上百皮的那个电容 至关于并在这两端 那并在这两端你要知道 若是我把这个电容其实是 导通的时候为零 那么这个一短路的时候 等于瞬间给它这个电容充电 因此反过来从这个输出电压 给它这个二极管的电容充电的时候呢 那么实际上对地短路 那么实际上对地短路 这个反过来充电电流也很是厉害 那么虽然二极管这时候造成的损耗并不大 没有快恢复的那个过程 因此损耗并不大 可是它依然会存在很大的 EMI 的问题 就是说很高 dI/dt 的变化 因此在这个回路里面会产生高频的震荡 因此这是即使用碳化硅它能改善 可是也不多是消除这种影响 因此这是连续模式一个很是很差的一个特色

• CCM:固定频率控制，须要好的快恢复二极管减少EMI问题，二极管损耗引发发热；CRM:变频控制，对快恢复要求不高，二极管的损耗较小。
• 二极管瞬间承受反压，瞬间会有反向大电流往回灌，快恢复二极管能够在造成方向电流时快速造成绝缘层避免电流回灌，正向导通时快速恢复导通，普通二极管相对造成绝缘层慢，反向恢复也慢？？
• EMI问题，瞬间反向大电流回灌，很高的dI/dt 的变化，损耗大，发热大，回路里产生高频振荡。

那么临界模式呢这个问题就会好得不少 因此说这个你们要注意 那么开关的器件呢咱们每每选择 场效应管 或者 IGBT 对吧 那么何时选场效应管何时选 IGBT 其实这是跟咱们电路的设计有关系 那么若是选 MOSFET 那就意味着咱们 能够把开关频率开的很高 也就是说你若是须要很高频率的时候 那么你用场效应管来工做 若是想 IGBT 呢通常到目前为止 IGBT 呢基本上是工在 40K 之内的 超过 40k 那个 IGBT 要很是快很是好的管子 因此说也就是说你用 IGBT 设计 可能这地方电流能够用得很大 可是呢你的频率会降下来 用场效应管呢电流可能不必定很大 可是频率能够设计的开关得很作得很高 固然频率越高呢 实际上这个电感量就会变小是吧 由于这个纹波控制的 同样的纹波的状况下频率高了 固然它这个电感量小了 也能控制到这个很小的纹波 是吧 这个是跟咱们这个你所选择的这个器件 和你所选的应用有关系 那么你选择你合适的方式 因此说这个就会相应的对应过来 因此有些时候咱们在选择这个电感量的时候 每每并非为了电感量而去选管子 而是说咱们基本上用什么概念呢 我用高频的方式来工做 仍是用比较低频率的工做对吧 我是小电流的仍是大电流的 看到个人整个的性价比在哪一个地方比较好 那么回过头来咱们来肯定这个电感量 其实是这么样 那么后面呢咱们的计算也是从这个角度来作的 因此说这个是它也就是不一样的工做模式 对咱们这些几个管子的要求和影响 固然呢用了场管呢 咱们有一点实际上很是好 就是关闭能够来得很是的快是吧 关闭的时候由于关闭每每通常 像这种状况都是硬开关 电流特别大的时候忽然把它关死了嘛对不对 因此是硬开关 那么 IGBT 呢就有个坏的一点 就是关闭的时候它有拖尾效应 就是它一会儿关不死后面还拖了个尾巴 就是有点电流一直在那流着 那这个时候呢它损耗 关闭的损耗就比较大 因此适用 IGBT 为何频率开不了特别高 是这个缘由 在设计使用 IGBT 的时候 每每选择 20k 或者 40k 之内的 那么有些大功率特别大功率的 甚至是只有工做在十几 K 或者几 K 固然有的大 IGBT 模块频率就不会很高因此咱们必定要了解这种大概这种器件的特色 那么最终的取舍 咱们设计电路的时候取舍呢 其实是看咱们一个是元器件的损耗 还有一个看 EMI 的影响 那么固然还有它的成本和应用的局限 由于有些功率我以为特别大的 你就不可能场效应管并了一大堆是吧 场效应管显然在一样的电压和电流的状况下 场效应管确定贵确定比 IGBT 较贵的多 因此说这个是彻底是因咱们的应用这从这几个角度而后来综合权衡 咱们这个电路到底采用 CCM 仍是 CRM 固然你要采用 CRM 还有一个状况必需要注意的 由于采用 CRM 因此它纹波电流就特别的大 因此你只选了电感的时候 由于采用 CRM 因此它纹波电流就特别的大 这个电感必需要可以承受 很大纹波电流的时候损耗不是很大对不对 由于采用 CRM 因此它纹波电流就特别的大 那么同时呢也就是说纹波电流特别大 那么同时呢也就是说纹波电流特别大 这个峰值电流 器件的峰值电流就会比较高 因此说这有一些缺点 那么固然这些纹波可能都经过电感 反馈到这个电源的回路里面去了 那么这就造成了咱们 EMI 的干扰 实际上就是一个差模干扰 对不对 因此说每每在作大功率的时候 即使是用这个临界模式 咱们每每不会用单路的临界模式 单路的纹波所有从电网里面拉进来 这个咱们前面的滤波器就很复杂了 因此说这里头呢每每会成交错并联 那么后面咱们有这样的实例

• 场效应管：高频、小电流；硬开关，不存在拖尾效应
• IGBT：低频（<40kHz）、大电流，存在拖尾效应，尾巴电流引发开关损耗，因此IGBT开关频率不能特别高。
• 开关频率越高，纹波控制频率越高，须要电感量越小
• CRM模式每每不会用单路CRM，而选交错CRM，由于CRM自己纹波大

常见PFC电路和特色3：单相PFC&交错PFC

下面咱们再看这个 就是说单路的 PFC 和交错并联 刚才讲到交错并联总讲到交错并联 其实咱们从这个波形能看到 这是一个比较特殊的一个现象 就是说咱们把这个单路的 PFC 我把这一部分再拷贝一部分过来 就变成两路 对不对 就是两个 PFC 电感对吧 两个这个开关管两个二极管对吧那么这种状况下呢以后呢 我假设它上面是绿颜色的电流 底下是红颜色的电流 那么交错并联了 那么我把他两路并联的时候 我选 180 度相位 就是说从这个地方到这是一个周期 而后它一半的地方呢是从这儿开始 那么到这是一个周期 就是恰好一半的周期的时候呢 进入下一个通道的开通 因此这种方式呢 180 交错并联 而后呢它这是一个状态 就是说咱们两个电感电流波形呢是这样的 就是纹波比较大 而后把它合成 合成是什么意思 就是从输入的部分来看 或者从输出对这个电解电容来看 那么它只是在这个等于并在一块儿了 两个电流加在一块儿 或者这地方并在一块儿两个电流加在一块儿 加在一块儿的时候会发现就是黑颜色的 也就是纹波就会大幅度减少 这是一个特色 而后它纹波这两个电感量加起来以后 电流是上去了 纹波大幅度减少 那这一会儿就咱们很是但愿 实际上看单路的纹波大就意味着什么 单路的电感量小是否是 那么虽然两个单路电感量很是小 合成了以后呢其实纹波仍是很小的 那么也就是说能够来替代这个单路的大电感 来作这个纹波很小的这种状况 那么这样的话呢 实际上这个电路呢在大功率应用的时候 这个电感两个电感加起来 确定比这一个电感要便宜的多 体积要小 那么缺点是什么呢 电路复杂了是吧 多了一套电路 多了一套驱动 因此说这是它两个有本质上不一样的地方 那么何时咱们用单路的这个 Single Boost 那么何时用 Interleave 这个 Boost 由于 Interleave PFC 呢实际上 有咱们看这两种状况 其实我何时用呢 就是取决于说到底仍是一个性价比的问题 若是说你的功率特别小 总共才几百瓦或者是几十瓦 那若是你选双路的就意味着什么 意味着你这个电路很是复杂 我就算一个电感把它变成两个了是便宜了很多 可是这个其实并不贵到哪去 单个电感 而后呢纹波作小也不难 由于我功率小的话频率能够开很高 电感量原本就很小 因此这个时候呢相反你的电路复杂了 对成本的影响确定更大 咱们每每通常来说就是说这种交错并联 是为了实现更大的功率 就是更大的功率的时候用它比较好 那么从我我的的体会来说呢 我是何时怎么来判断它是交错并联 仍是不交错并联 其实我要看咱们所选的器件 好比说我这个电路里面设计 我选的是 TO-247 的这个管子 那么若是我一个 TO-247 的管子 我所工做的这个功率呢 基本上就够达到要求了 那这个时候呢我若是选两个 TO-247 来分担的话我实际上就不合算 我一个就能解决了 那这种这种状况下我每每是用单路的这种功率 那么若是说我功率比较大 我就算是用一个这个 TO-247 的管子 来用在这个地方 我发现功率确定不够 因此我这地方须要两个管子并在一块儿 当一个管子用 那这种状况下两个管子并在一块儿 它驱动信号是同样的 那我不如说把他两个 反正是要用两支管子 那我就把它分开启动个各差 180 度 既然你这个用两个管子 这地方基本上也是两个管子的 因此说我把它分开 实际上个人器件并无增长个数 那这种状况下我却是比较推荐 用交错并联的方式 这样的话由于器件没有增长 我原先仍是用四支管子 如今也是四支管子 那么我只是把一个电感变两个了 那这个优点就很是的明显 其实每每我考虑的时候呢 通常是考虑个人器件有没有增长 若是器件不增长 个数不增长 那么单路的单个器件的那我用单路 若是两个器件的我就用两路 三个器件呢最好你用 180 度那就更厉害 那个电感能够作得很小那么咱们看右边这个波形 这是一个实测的波形 这是我用了一个 350uH 30A 的电流的时候 能达到 350uH 的电感 一个双电感 而后呢把他工做在六个千瓦的一个电流 这是整个的波形 那你们看到这是你们有个印象 就是说我这个绿颜色的实际上 是咱们滤波器的输入端 也就是说咱们电网进来的 正弦波就是被滤过了以后 即使是滤了以后 你看着有些地方仍是有些疙疙瘩瘩的地方 实际上仍是有点小纹波的 可是已经比较干净了 EMI 就会比较好 那么这个紫颜色的是什么呢 是咱们整流桥就在这个地方 整流桥整流以后的这个电压波形 因此说它就是半个正弦波 半个正弦波 而后把它这是反半波 半个正弦波 而后把它这是反半波 而后翻上来了 实际上若是不翻上来 就是往下走了嘛 因此这是电压波形 那咱们的目的是什么呢 咱们的目的就是想把这两个电感 合成以后的这个电流波形 让它彻底跟踪这个电压波形跑 也就是说电压波形是什么形状 我合成以后的电流波形 也是什么形状 那 PFC 就达到 1 了 底下这个黄颜色是单个的电感的电流波形 不管是上面仍是下面 L1 仍是 L2 那么都是同样的 那把这两个波形和在一块儿以后叠加起来 就获得了这个蓝颜色的波形 这个蓝颜色波形其实是两个电感加在一块儿 就 IL1+IL2 的电流波形因此说从这里头咱们就能看到刚才这个效果 就是说这个地方你看最顶的这个地方 纹波这么大 叠加以后纹波确定是小了一块 可是并无小到不少 没有我这个画的那么玄乎 这个地方是好玄乎的 那我是故意挑了这么个地方画 其实呢你看这个地方是很玄乎的对吧 这两个点纹波几乎为零的 对不对 若是我画到这个位置取出来的 你看纹波这么大就变成这么小了 若是画在这 那你看我这个就不是玄乎了 实际上我是大概是取得这个位置的波形来画的 因此这是这个状况 那么何时他会变大何时变零 后面呢我再给你们介绍 这样这是给你们一个印象 实际上经过这个印象 你就会发现用很小的电感的单路 叠加起来的纹波实际上变小了不少 很漂亮啊很干净 这是给你们一个交错并联的印象

• 两路交错并联相差180度相位，即恰好一半的周期的时候呢 进入下一个通道的开通
• 交错并联的纹波会大幅度减少、所需电感量也会减少

原文出处：https://www.cnblogs.com/scrazy/p/10043096.html