出于應(yīng)用要求，最近開(kāi)發(fā)了一臺(tái)基于UCC28070為控制芯片2500W的功率因數(shù)校正PFC。
輸入電壓：85V-265V，輸出390V。
PF：0.9-0.99，
效率：≥96%
輸出功率最大3400W。
磁環(huán)電感采用2個(gè)40MM鐵硅鋁繞制電感量為300uH電感
實(shí)物圖如下：
輸出電容用了3個(gè)330UF的電容，相對(duì)來(lái)說(shuō)有點(diǎn)偏小，因?yàn)檫@版設(shè)計(jì)是配套1500W逆變器后級(jí)用在在線式UPS上面，加上逆變橋的電容就能達(dá)到要求了。
整機(jī)發(fā)熱方面最嚴(yán)重的還是整流橋堆，目前采用的是2個(gè)25A600V的橋堆并聯(lián)，設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)想50A的橋堆用到到2500W的時(shí)候熱量還是挺大的，總體來(lái)說(shuō)整機(jī)功率管的熱量要小于橋堆。這是整機(jī)的一點(diǎn)不足之處。需要單獨(dú)加以小風(fēng)扇給橋堆散熱。
下面是整機(jī)工作時(shí)的輸入電壓和輸入電流波形：
從圖中可以看出電流波形已經(jīng)基本正弦化，同步于輸入電壓。
下圖為PFC2個(gè)電感的電流波形：
這里沒(méi)有上傳細(xì)節(jié)電感電流展開(kāi)的波形，實(shí)際中2電感電流是交錯(cuò)180度的。
下圖為高壓直流輸出的電流波形：
從圖中可以看出電流為跟隨市電電壓100HZ的電流波形。
下面是整機(jī)的原理圖的主要部分。
基于UCC28070-2KW功率因數(shù)校正PFC的應(yīng)用設(shè)計(jì)
整個(gè)設(shè)計(jì)參考TI給出的設(shè)計(jì)手冊(cè)：
整個(gè)設(shè)計(jì)的開(kāi)始，定義自己設(shè)計(jì)的要求：
因?yàn)楸緳C(jī)沒(méi)有采用SIC整流二極管，所以頻率不能太高。做到75KHZ為最高。
上面整機(jī)圖片所用的是75KHZ的參數(shù)，此前做到100KHZ做過(guò)實(shí)驗(yàn)，普通快恢復(fù)在100KHZ下發(fā)熱量極大。
所以用快恢復(fù)做的輸出二極管建議頻率為38KHZ-75KHZ，
本設(shè)計(jì)詳細(xì)介紹63KHZ下各各參數(shù)的計(jì)算：
首先確定PFC2電感的電感量：
從圖中計(jì)算公式上面的42.2uH為PFC電感的最低電感量，由于TI設(shè)計(jì)手冊(cè)提到了電感的擺動(dòng)，但是沒(méi)有詳細(xì)的計(jì)算公式，本人在網(wǎng)上也找不到相關(guān)資料介紹，所以這里憑經(jīng)驗(yàn)選擇250uH到300uH。實(shí)際所采用的是300uH電感來(lái)做PF。
下面計(jì)算出3.3KW時(shí)輸出電容的大小：
從計(jì)算中得到電容為2110uF。
下面對(duì)功率器件選型，首先要計(jì)算出整機(jī)最大工作電流：
圖中可以看出，MOS管的峰值電流達(dá)到53A，平均電流17.56A，所以要選擇合適的功率機(jī)器，一般選擇1.5-2倍的余量來(lái)設(shè)計(jì)，本案例中用到2只FQA28N50并聯(lián)來(lái)做。當(dāng)然也可以用其它型號(hào)單只MOS來(lái)做。
下面是輸出整流二極管的選型：
我們可以選擇10A-15A或以上二極管來(lái)做，本案例中利用了現(xiàn)有的RHRP30N60來(lái)做。
下面對(duì)電感電流檢測(cè)互感器CT的設(shè)計(jì)：
本案例中使用1：200匝比的互感器，輸出峰值電流為250MA。
從TI手冊(cè)設(shè)計(jì)公式計(jì)算得到大約1：550的匝比，就方便而選型，我這里用到1：200。而且TI手冊(cè)推薦互感器匝比在50-200之間。所以我這里沒(méi)有用到公式來(lái)選型。
從公式計(jì)算得到互感器電感量最少不能低于7.6MH，實(shí)際我們選擇的互感器電感量是135MH左右，相差還是甚遠(yuǎn)。
所以有時(shí)候還是得靈活運(yùn)用。
下面計(jì)算出電流采集電阻RS的選擇。
根據(jù)計(jì)算，整流二極管的耐壓不得低于115V。那么我們選型就有個(gè)標(biāo)準(zhǔn)參考了.
下面計(jì)算出峰值電流限制3.7V的分壓電阻以及頻率占空比的電阻：
下面對(duì)電壓反饋量的計(jì)算，得到分壓網(wǎng)絡(luò)的電阻值：
下面對(duì)電壓反饋比較起輸出端的電壓環(huán)路進(jìn)行設(shè)置：
通過(guò)計(jì)算，我們按照標(biāo)準(zhǔn)原件值來(lái)選擇得到：
RZV=100k,CPV=1.5NF,ZCV=1.5UF(利用1uF和474來(lái)并聯(lián)得到)
下面對(duì)RSYN電阻計(jì)算進(jìn)行選型：
下面計(jì)算出IMO電阻的值：
下面我們對(duì)CAO的各項(xiàng)原件值大小進(jìn)行計(jì)算：
通過(guò)計(jì)算，我們很容易得到RZC,CZC,CPC元件的值。
下面我們對(duì)軟啟動(dòng)時(shí)間對(duì)軟啟動(dòng)電容值進(jìn)行選型：
下面我們對(duì)降低EMI干擾的頻率抖動(dòng)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算：
總結(jié)：
通過(guò)一些列的計(jì)算，是不是把復(fù)雜的原件變得簡(jiǎn)單化。
之前這臺(tái)PFC在設(shè)計(jì)過(guò)程中，正式因?yàn)橄胪祽?，沒(méi)有計(jì)算，導(dǎo)致我折騰很長(zhǎng)時(shí)間。這次把自己的設(shè)計(jì)過(guò)程跟大家分享，就是不想大家在設(shè)計(jì)過(guò)程中走太多彎路。本人對(duì)PFC研究不深，如有什么不足之處，希望大家能及時(shí)指正。一起共同學(xué)習(xí)。
