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学习课程
授课教师
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陆冰

德州仪器系统工程师德州仪器技术委员会资深委员（SMTS）

陆冰博士于2006年从弗吉尼亚理工及州立大学获得博士学位并加入德州仪器，专注于AC/DC及隔离DC/DC控制芯片的研发及技术支持。参与并领导了各类电源控制芯片的研发，包括PFC，LLC，同步整流，反激电路，全桥及半桥控制芯片。现为高电压控制器系统工程师及德州仪器技术委员会资深委员（SMTS）。

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PFC 设计举例

4

课程介绍

功率因数校正

总章节：9
课程时长：01:30:33

在AC/DC变换中，为了提高电能传输的效率，以及减小电网的应力，功率因数校正被广泛的应用着。这章课程介绍了功率和功率因数的基本定义。基于Boost电路，讲解了各种实现功率因数校正的方法及控制模式。通过对CCM和CRM两种不同的控制方法的分析，我么可以了解PFC电路的基本工作原理和设计方法。

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陆冰

德州仪器系统工程师德州仪器技术委员会资深委员（SMTS）

陆冰博士于2006年从弗吉尼亚理工及州立大学获得博士学位并加入德州仪器，专注于AC/DC及隔离DC/DC控制芯片的研发及技术支持。参与并领导了各类电源控制芯片的研发，包括PFC，LLC，同步整流，反激电路，全桥及半桥控制芯片。现为高电压控制器系统工程师及德州仪器技术委员会资深委员（SMTS）。

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00:00

PFC设计指标

1. 设计PFC之前，需要总结设计指标，包括输入电压范围、输入电压频率范围、输出电压及输出电压纹波要求、输入功率等。 2. 输入功率可以通过输出功率除以效率来计算。 3. 在计算保持时间时，需要知道下一级DC-DC的最低输入电压要求。 4. 电路的拓扑结构可以使用Boost的PFC和选定的开关频率。

1. 设计PFC之前，需要总结设计指标，包括输入电压范围、输入电压频率范围、输出电压及输出电压纹波要求、输入功率等。 2. 输入功率可以通过输出功率除以效率来计算。 3. 在计算保持时间时，需要知道下一级DC-DC的最低输入电压要求。 4. 电路的拓扑结构可以使用Boost的PFC和选定的开关频率。

00:57

PFC电感设计

设计PFC的第一步是设计电感。 CCM PFC的电感和TM PFC的电感遵循同样的基本原则，但具体设计参数有所不同。 CCM电感的设计是选定电感值，使纹波电流为平均电流的一定百分比。纹波电流的峰峰值等于某个特定值，Boost电感可以计算为输入电压的均方根值（Vrmsmin）乘以导通时间，再除以纹波电流的峰峰值。TM PFC的电感值通常比CCM电感值要小得多。

设计PFC的第一步是设计电感。 CCM PFC的电感和TM PFC的电感遵循同样的基本原则，但具体设计参数有所不同。 CCM电感的设计是选定电感值，使纹波电流为平均电流的一定百分比。纹波电流的峰峰值等于某个特定值，Boost电感可以计算为输入电压的均方根值（Vrmsmin）乘以导通时间，再除以纹波电流的峰峰值。TM PFC的电感值通常比CCM电感值要小得多。

03:38

输出电容的选择

第二步是选择输出电容，需要考虑保持时间、纹波电压和纹波电流。根据能量的公式计算输出电容，由保持时间决定的输出电容为405微法，需要使用2个220微法的电解电容并联。考虑到过压的情况，选择450伏的电解电容。计算PFC输出电容的纹波电流为1.805安培。计算纹波电压峰峰值为5.92伏，满足20伏的峰峰值要求。选择满足保持时间、纹波电压和纹波电流三个条件的电容的最大值。

第二步是选择输出电容，需要考虑保持时间、纹波电压和纹波电流。根据能量的公式计算输出电容，由保持时间决定的输出电容为405微法，需要使用2个220微法的电解电容并联。考虑到过压的情况，选择450伏的电解电容。计算PFC输出电容的纹波电流为1.805安培。计算纹波电压峰峰值为5.92伏，满足20伏的峰峰值要求。选择满足保持时间、纹波电压和纹波电流三个条件的电容的最大值。

05:22

开关管的电压电流应力

1. 开关管的最大电压被钳位在输出电压上，选择开关管时需要考虑输出过充及开关毛刺。 2. 对于CCM电路，耐压为600或650伏的开关管可以选择，设计最大电压为耐压的80%或90%。 3. 对于TM PFC电路，电感电流的峰值为2倍平均电流的峰值，为10安培。 4. 使用CCM时，开关管电流的有效值为3个安培，使用TM时，开关管电流的有效值为9.8个安培。 5. 二极管的最大电压取决于工作模式。

1. 开关管的最大电压被钳位在输出电压上，选择开关管时需要考虑输出过充及开关毛刺。 2. 对于CCM电路，耐压为600或650伏的开关管可以选择，设计最大电压为耐压的80%或90%。 3. 对于TM PFC电路，电感电流的峰值为2倍平均电流的峰值，为10安培。 4. 使用CCM时，开关管电流的有效值为3个安培，使用TM时，开关管电流的有效值为9.8个安培。 5. 二极管的最大电压取决于工作模式。

06:49

二极管的选择

1. 在CCM工作时，需要选择反向恢复尽量小的二极管，成本允许的情况下可以选择碳化硅肖特基二极管。 2. TM二极管的选择可以比较放松，但仍需要选择快恢复二极管，通常选择500伏到600伏的快恢复二极管。 3. 输出电流是另一个选择条件，通常会加旁路二极管来避免冲击电流流过Boost二极管。 4. 旁路二极管通常与Boost二极管耐压相同，但具有更大的冲击电流耐量。 5. 旁路二极管可以让输入电压直接通过二极管通道，避免电感和电容出现谐振而造成输出电压过高。

1. 在CCM工作时，需要选择反向恢复尽量小的二极管，成本允许的情况下可以选择碳化硅肖特基二极管。 2. TM二极管的选择可以比较放松，但仍需要选择快恢复二极管，通常选择500伏到600伏的快恢复二极管。 3. 输出电流是另一个选择条件，通常会加旁路二极管来避免冲击电流流过Boost二极管。 4. 旁路二极管通常与Boost二极管耐压相同，但具有更大的冲击电流耐量。 5. 旁路二极管可以让输入电压直接通过二极管通道，避免电感和电容出现谐振而造成输出电压过高。

08:18

PFC电感设计

PFC电感的设计和变压器的设计相似。通过安培定律和电感公式，可以计算出电感的值。为了保证窗口面积可以绕下所有的导线，需要考虑窗口占空比和导线的杂数。最后，需要验证窗口面积并计算气隙的值。

PFC电感的设计和变压器的设计相似。通过安培定律和电感公式，可以计算出电感的值。为了保证窗口面积可以绕下所有的导线，需要考虑窗口占空比和导线的杂数。最后，需要验证窗口面积并计算气隙的值。

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PFC设计指标

1. 设计PFC之前，需要总结设计指标，包括输入电压范围、输入电压频率范围、输出电压及输出电压纹波要求、输入功率等。 2. 输入功率可以通过输出功率除以效率来计算。 3. 在计算保持时间时，需要知道下一级DC-DC的最低输入电压要求。 4. 电路的拓扑结构可以使用Boost的PFC和选定的开关频率。

1. 设计PFC之前，需要总结设计指标，包括输入电压范围、输入电压频率范围、输出电压及输出电压纹波要求、输入功率等。 2. 输入功率可以通过输出功率除以效率来计算。 3. 在计算保持时间时，需要知道下一级DC-DC的最低输入电压要求。 4. 电路的拓扑结构可以使用Boost的PFC和选定的开关频率。

00:57

PFC电感设计

设计PFC的第一步是设计电感。 CCM PFC的电感和TM PFC的电感遵循同样的基本原则，但具体设计参数有所不同。 CCM电感的设计是选定电感值，使纹波电流为平均电流的一定百分比。纹波电流的峰峰值等于某个特定值，Boost电感可以计算为输入电压的均方根值（Vrmsmin）乘以导通时间，再除以纹波电流的峰峰值。TM PFC的电感值通常比CCM电感值要小得多。

设计PFC的第一步是设计电感。 CCM PFC的电感和TM PFC的电感遵循同样的基本原则，但具体设计参数有所不同。 CCM电感的设计是选定电感值，使纹波电流为平均电流的一定百分比。纹波电流的峰峰值等于某个特定值，Boost电感可以计算为输入电压的均方根值（Vrmsmin）乘以导通时间，再除以纹波电流的峰峰值。TM PFC的电感值通常比CCM电感值要小得多。

03:38

输出电容的选择

第二步是选择输出电容，需要考虑保持时间、纹波电压和纹波电流。根据能量的公式计算输出电容，由保持时间决定的输出电容为405微法，需要使用2个220微法的电解电容并联。考虑到过压的情况，选择450伏的电解电容。计算PFC输出电容的纹波电流为1.805安培。计算纹波电压峰峰值为5.92伏，满足20伏的峰峰值要求。选择满足保持时间、纹波电压和纹波电流三个条件的电容的最大值。

第二步是选择输出电容，需要考虑保持时间、纹波电压和纹波电流。根据能量的公式计算输出电容，由保持时间决定的输出电容为405微法，需要使用2个220微法的电解电容并联。考虑到过压的情况，选择450伏的电解电容。计算PFC输出电容的纹波电流为1.805安培。计算纹波电压峰峰值为5.92伏，满足20伏的峰峰值要求。选择满足保持时间、纹波电压和纹波电流三个条件的电容的最大值。

05:22

开关管的电压电流应力

1. 开关管的最大电压被钳位在输出电压上，选择开关管时需要考虑输出过充及开关毛刺。 2. 对于CCM电路，耐压为600或650伏的开关管可以选择，设计最大电压为耐压的80%或90%。 3. 对于TM PFC电路，电感电流的峰值为2倍平均电流的峰值，为10安培。 4. 使用CCM时，开关管电流的有效值为3个安培，使用TM时，开关管电流的有效值为9.8个安培。 5. 二极管的最大电压取决于工作模式。

1. 开关管的最大电压被钳位在输出电压上，选择开关管时需要考虑输出过充及开关毛刺。 2. 对于CCM电路，耐压为600或650伏的开关管可以选择，设计最大电压为耐压的80%或90%。 3. 对于TM PFC电路，电感电流的峰值为2倍平均电流的峰值，为10安培。 4. 使用CCM时，开关管电流的有效值为3个安培，使用TM时，开关管电流的有效值为9.8个安培。 5. 二极管的最大电压取决于工作模式。

06:49

二极管的选择

1. 在CCM工作时，需要选择反向恢复尽量小的二极管，成本允许的情况下可以选择碳化硅肖特基二极管。 2. TM二极管的选择可以比较放松，但仍需要选择快恢复二极管，通常选择500伏到600伏的快恢复二极管。 3. 输出电流是另一个选择条件，通常会加旁路二极管来避免冲击电流流过Boost二极管。 4. 旁路二极管通常与Boost二极管耐压相同，但具有更大的冲击电流耐量。 5. 旁路二极管可以让输入电压直接通过二极管通道，避免电感和电容出现谐振而造成输出电压过高。

1. 在CCM工作时，需要选择反向恢复尽量小的二极管，成本允许的情况下可以选择碳化硅肖特基二极管。 2. TM二极管的选择可以比较放松，但仍需要选择快恢复二极管，通常选择500伏到600伏的快恢复二极管。 3. 输出电流是另一个选择条件，通常会加旁路二极管来避免冲击电流流过Boost二极管。 4. 旁路二极管通常与Boost二极管耐压相同，但具有更大的冲击电流耐量。 5. 旁路二极管可以让输入电压直接通过二极管通道，避免电感和电容出现谐振而造成输出电压过高。

08:18

PFC电感设计

PFC电感的设计和变压器的设计相似。通过安培定律和电感公式，可以计算出电感的值。为了保证窗口面积可以绕下所有的导线，需要考虑窗口占空比和导线的杂数。最后，需要验证窗口面积并计算气隙的值。

PFC电感的设计和变压器的设计相似。通过安培定律和电感公式，可以计算出电感的值。为了保证窗口面积可以绕下所有的导线，需要考虑窗口占空比和导线的杂数。最后，需要验证窗口面积并计算气隙的值。

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2023-05-07 13:29:56

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