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挑选无源PFC的电感时需要考虑什么?

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发表于 2019-11-10 08:10 | 显示全部楼层 |阅读模式

无源与有源PFC是最长被应用在电路中的两种功率因数校正技术。无源PFC由电感和电容组成的低通滤波器,可以说电感是其重要的组成部分之一。在本文中,小编将针对无源PFC中的电感材料选择给出建议。电子元件




        无源PFC中的电感材料选择



        开关电源(硬开关方式)如今已经实用化、商品化,其突出的优点效率高,体积小,重量轻已被人们认可。但是负面效应决不可忽视,由于不可控整流方式侧输入电流为非正弦周期电流,ACDC变换器在投入运行时,将向电注入大量的高次谐波。因此侧的功率因数不高,仅有06左右,并对电和其它电气设备造成严重谐波污染与干扰。在三相四线制供电方式中,由于多次谐波分量叠加,使中线电流增大,这是一个很棘手的问题。而如今计算机电源、UPS、程控交换机电源、电焊机电源、电子镇流器等早已高频开关化,其对电的污染已达到必须治理的程度,因此功率因数校正技术正在成为热点,并将成为商家进入市场的关键。



        无源PFC是一个由电感、电容组成的低通滤波器,如图2所示是一种低通滤波器的电路原理图,其中L1是共模电感,L2、L3是差模电感。



        共模电感是完全对称、线圈匝数相同的两个电感线圈,绕在同一个铁心上,电流同方向流经两组线圈后,根据右手螺旋法则,在电感铁心内产生两个方向相反的磁场,由于流经电流大小,线圈匝数完全相同,磁场强度强弱相当,因而完全抵消,不存在磁饱和问题,主要是要考虑电感铁心材料的初始磁导率静,对于这类材料的静越高越好,通常有高静系列的铁氧体磁心,静=4等类型,铁基超微晶材料静≥5×104,坡莫合金系列如1J79,1J851系列,静≥5×104在选择金属磁性材料时必须注意频响问题(见图1)1J79或1J851系列的磁心静随频率上升而下降的幅度比较大,越薄的材料,静随频率下降的幅度比较小,设计时应注意这一点。



       
图1低通滤波器电路原理图



        差模电感主要解决磁饱和问题,在实际使用过程中,广大电路工作者已经逐步认识到了磁粉心的优越性,使用铁心加气隙的作法(铁氧体磁心加气隙,非晶磁心加气隙,硅钢磁心加气隙)已越来越少。现在用于滤波器中差模电感铁心大多为有效磁导率为60~75的磁粉心,B500=134T,即在397885A(即500O)的磁场强度下,磁感应强度达134T。



       
图2磁芯0随频率的变化关系



        图2是有效磁导率为75的铁粉心的静态磁滞回线,和铁氧体材料相比,有高的B值,不易饱和,因此体积至少可减小一半,采用廉价的铁粉作原料,并且不需要开口,没有噪声,成本可大大降低,价格可以和铁氧体比拟,以27×14×11的规格为例,它可以承受400安匝而不饱和,优点突出。




       
图3靍=75铁粉心得B-H曲线



       
图4有效磁导率与频率的关系曲线



       
图5两种铁粉心的插入损耗曲线



        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靍=75铁粉心一种,图4是铁粉心系列靍=75,靍=55,靍=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。



        在为无源PFC选择电感时,由于吸收峰出现在不同的频率范围当中就必须被迫增加一些其他的考量,如电感量的大小、磁饱和、价格等因素,此外噪声的频率范围也是选择不同型号铁粉芯的一项重要参考。希望大家在阅读过本文之后能够有所收获。
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