开关电源设计PFC实验报告.docVIP

实验报告 课程名称：开关电源设计制作 指导老师： 成绩：__________________ 实验名称：BoostPFC设计制作 实验类型：________________同组学生姓名：_关浩 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 Boost PFC设计与制作 实验目的 1． 了解CRM（Critical Mode，临界工作模式）模式下Boost PFC 的组成结构，工作原理 2． 掌握Boost PFC 磁性元件的设计方法 3． 掌握PFC 的调试步骤和方法 设计要求 使用芯片：安森美NCP1611 输入电压：30~50V 输出电压：100V，0.25A, 25W 实验原理 AC-DC 变换器，也叫整流器，是广泛应用在电网和用电设备间的一种变换器。传统的整流器是全桥结构的二极管不控整流器，其缺点是输入电流谐波含量高，变换器功率因数低等，同时谐波电流流过线路阻抗而造成的谐波压降反过来是电网电压波形也发生畸变。 为满足国家和组织制定的各类谐波标准（如IEC61000-3-2），在用电设备的输入端必须增加谐波治理装置，以减少用电设备对电网的污染。功率因数校正技术（Power Factor Correction,PFC）可以有效地减小用电设备输入整流装置的谐波，有效降低输入电流的总谐波畸变系数，从而提高系统的功率因数。 对传统的PFC 控制芯片而言，其工作往往在DCM、CRM 或CCM 模式，可以说以上三种控制模式各有利弊。其中连续导电模式下的功率因数校正技术可以获得很大的功率转换容量，但是对于大量应用的中、小功率容量的情形，却不是非常合适的，因为这种方式往往需要较复杂的控制方式和电路。DCM 和 CRM 的控制方法比较简单，比较适合小功率的PFC 控制。 推导PFC 功率因数校正原理: 在t1 时间内电流上升的峰值： 因此输入电流： 由于（1）和（2）得到： 只要保证 ，则，功率因数目的达到。 DCM 一般发生在轻载和电流过零点附近，采取DCM 模式固定开关频率，可限制最高开关频率，从而限制污染系统环境的传导辐射和EMI 噪声。 但是DCM 而言其具有较大的流纹波较大，对滤波电路要求高；功率器件承受较大的电流应力。在临界导通模式的在重载和电流峰值附近采取CRM，这样输入电流和输出电压纹波都比较小。 根据输出功率的不同，芯片可以自动调节导通时间，从而实现在不同功率下的稳压。当输出功率变大时，导通时间变长，电感上面的最大电流也相应增大，从而使得传送的功率变大。对应的，输出功率变小，导通时间也变小。 PFC电路图如下： 电路参数设计 元器件电压电流应力计算 电路输入：单相电压30V~55Vrms，输出为DC100V/0.25A 25W，二极管的压降Vf=1.0v对于Boost电路，当开关管导通时，原边上的电压为，当开关管关断时，原边上的电压为。那对于mos管，开通时，电压应力为0，关断时，电感得先给mos管的寄生电容充电，当mos管电压加大到V0+Vf时，二极管导通，所以连续状态下，mos管的最大电压应力约为100v，二极管的电压应力也约为100v，当电路处于断续工作状态下时，当二极管关断，mos管的寄生电容上的电压为Vo+Vf与输入电压Uin不相等，而由于电感，产生LC振荡，所以此时mos管的电压应力超过100v约为150v。下面计算电流应力，当输入电压为30vAC时，输入电流也近似为正弦，输出功率为25w，选定效率为95%，那么输入电流平均值Iin= =0.877A，BCM工作状态下Ipeak= Iin=1.24A，所以MOS管和二极管的电流应力均约为1.24A。 2，计算设计磁性元件参数 所用包漆线线径为：0.33mm，磁芯的磁路长度Le为：48.4mm，窗口面积Ae为：84.4mm2，漆包线的电流密度为5~8A/mm2。最小输入时，近似输入直流约为40v，所以D=0.6，取电流纹波为20%，I=Ipeak*0.2=0.24A =42*0.6*Ts/0.24=105uH， 电感匝数： Np=30.5，取原边匝数为30匝 计算导线股数，原边电流峰值为1.2A,取漆包线的电流密度为8A/mm2，所以每根漆包线的电流为0.7A，所以原边取两股即可。 由于芯片正常供电电压为15V Ns=15/42*30=11 由于芯片供电电流较小，故副边取1股 最终设计的变压器参数为：原边30匝 2股，副边12匝1股。 变压器绕制完成后实测结果： 原边励磁电感为116uH，漏感2.3uH。 由于芯片正常供电电压为15V N