匝數(shù)比1: NN = 100

　　二次電感Lmag = 2.0 mH

　　二次繞組電阻Rwinding = 5.5 WΩ

　　鐵心峰值通量密度PFD = 2000 Gauss

　　計(jì)算通量密度公式Bpk = (37.59 * Vind* DL*105) / (N*Fosc*10-3)

　　這兩個(gè)表格列出了區(qū)別這幾個(gè)參數(shù)所需的信息。

　　很容易便能計(jì)算得到二次繞組的峰值電流(方程式1)：

　　IRsenseL = IinLpk / N = 0.183 A

　　利用如下方程式計(jì)算得到檢測(cè)電阻器的電阻值(方程式2)：

　　R1 = VRsense / IRsenseL = 5.464 ?.

　　假設(shè)轉(zhuǎn)換器工作在最大負(fù)載和最小輸入電壓下，則可以計(jì)算得到二次繞組的電壓。該總電壓由電流檢測(cè)電阻器 Rsense 的電壓(根據(jù)定義為 1 伏)、二極管電壓(定義為 0.7 伏)以及繞組電阻 VRwinding 的電壓組成，其計(jì)算方法如下(方程式 3)：

　　VRwinding = Rwinding * IRsenseL = 1.007 V

　　電感總電壓的計(jì)算方法如下(方程式 4)：

　　Vind = VRsense +Vfd + VRwinding = 2.707 V

　　該電壓出現(xiàn)在磁化電感的時(shí)長(zhǎng)為(方程式 5)：

　　TonL = DL / Fosc = 6.995 ?s

　　磁化電感磁化電流的變化為(方程式 6)：

　　?Imagpk = (TonL * Vind) / Lmag = 9.466 mA

　　這時(shí)，你需要確認(rèn)該變壓器沒(méi)有出現(xiàn)飽和。利用推導(dǎo)所得值，其計(jì)算方程式如下(方程式 7)：

　　Bpk = (37.59 * Vind* DL*105)/(N*Fosc*10-3) = (37.59 * 2.707 * 0.699 * 105)/(100 * 105 * 10-3) = 711.6

　　根據(jù)產(chǎn)品說(shuō)明書，最大允許通量水平為 30% 左右，即 2000。

　　由于這種配置的通量密度是在極端條件下得到的，其不到易產(chǎn)生飽和的通量水平的一半，因此只要在“關(guān)閉”時(shí)間能夠急劇降低，那么就允許磁化電流增加(這時(shí)幾乎為原來(lái)的三倍)。

　　為了防止變壓器“走向”飽和，你需要在 Q1 關(guān)閉期間有一個(gè)伏秒積分。這樣便可在“開啟”時(shí)間平衡伏秒積分。通過(guò)放置一個(gè)電阻器 R1(稱作重置電阻器)，可以達(dá)到這個(gè)目的，這樣“開啟”期間形成的磁化電流便會(huì)在“關(guān)閉”期間強(qiáng)制在該重置電阻器 (R1) 中形成一伏特電壓。請(qǐng)記住，該電阻器的電壓會(huì)隨磁化電流減少而下降。

　　要想知道 R1 的值，可設(shè)置峰值磁化電流為 2 * DImagpk，然后設(shè)計(jì)電路，這樣在“開啟”期間所選電阻器便會(huì)降低磁化電流至0.5 * DImagpk。這樣可以確保峰值電流低于2 * DImagpk時(shí)也能正常工作。

　　將磁化電感的初始電流設(shè)置為 Iinit = 20 mA，把最終磁化電流設(shè)置為 Ifinal = 5 mA?！瓣P(guān)閉”時(shí)間為Toff = 3.005 μs，而所選變壓器的磁化電感Lmag為2 mH(產(chǎn)品說(shuō)明書提供)。知道這些信息后，便可得到R1電阻器的值(方程式 8)。

　　R1= ((ln(Iinit/Ifinal)) * Lmag) / Toff) = ((ln(4)) * 2 mH) / (3.005 μs) = 922.6Ω

　　這時(shí)，解決方案的一半已經(jīng)完成。你還需要解決增壓二極管電流檢測(cè)器的電流變壓器電路的設(shè)計(jì)問(wèn)題。T2 電流變壓器的極端情況是最大負(fù)載時(shí)出現(xiàn)峰值最大線壓。

　　高線壓峰值下主開關(guān)“開啟”時(shí)間為整流二極管 D3 和 T2 電流變壓器一次繞組的最大導(dǎo)電時(shí)間。這就是將要用于設(shè)計(jì)的狀態(tài)。

　　由于相同一次電流需要相同的電流檢測(cè)電阻器電壓，因此兩個(gè)變壓器所使用的Rsense 也相同。T2一次繞組的電流的導(dǎo)電時(shí)間為(1-D)。變壓器一次繞組的最大導(dǎo)電時(shí)間為(方程式 9)：

　　Tondiode = (1-DH) / Fosc = 9.369 μs

　　變壓器的相應(yīng)重置時(shí)間為(方程式 10)：

　　Toffdiode = DH / Fosc = 0.631 μs

　　這些狀態(tài)下(最大輸入電壓)T2 變壓器一次繞組的電流大大小于低輸入電壓。高線壓時(shí)，最大電流 IinHpk 僅為 5.87 安培。

　　這樣便得到這些狀態(tài)下的檢測(cè)電阻器電壓(方程式 11)：

　　VRsencehigh = (IinHpk / N) * R2 = ((5.87 A) / 100) * 5.464 Ω = 0.292 V

　　內(nèi)部繞組電阻的電壓為(方程式 12)：

　　VRwindingH = (IinHpk / N) * Rwinding = 0.294 V

　　變壓器磁化電感的電壓等于(方程式 13)：

　　VmagHigh = VRsencehigh + Vfd + VRwindingH = 0.292 V + 0.7 V + 0.294 V = 1.285 V

　　單次脈沖的鐵心通量為(方程式 14)：

　　BpkH = (37.59 * VmagHigh * (1-DH) * 105) / (100 * Fosc *10-3)

　　= (37.59 * 1.285 * .937 *105) / (100 * 105 *10-3) = 452.6

　　通量為允許通量的 25% 左右。

　　磁化電流計(jì)算方法如下(方程式 15)：

　　ImagH = (VmagHigh * Tondiode )/ Lmag = (1.285 V * 9.369μs) / 2 mH = 6.02ma

　　現(xiàn)在，如果我們?cè)O(shè)置磁化電流限制為兩倍ImagH峰值，最終電流為ImagH的一半，而時(shí)間則為TresetH，其中TresetH = DH/Fosc，這樣我們便可以計(jì)算得到R2的值(方程式 16)：

　　R2 = ((ln(2/.5)) *Lmag) / TresetH = (1.386 * 2 *10-3 ) / (.631 * 10-6) = 4.395 kΩ

　　結(jié)論

　　到此，我們便完成了 PFC 電流檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)。降壓轉(zhuǎn)換器的平均電流模式控制使用的計(jì)算方法與此類似。使用降壓轉(zhuǎn)換器峰值電流模式控制時(shí)，只需使用上述計(jì)算方法便可，并在最大負(fù)載和最小輸入電壓時(shí)使用主開關(guān)占空比限制。

　　1 kW 以上 PFC 轉(zhuǎn)換器常常使用的 PFC 控制器是 UCC2817a。功率更高時(shí)，可利用本文中介紹的電流檢測(cè)變壓器，來(lái)測(cè)量功率FET和輸出二極管的電流。