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基本知识:连续模式PFC功率MOSFET电流有效值,平均值计算

中高功率ACDC电源将使用有源功率因数校正PFC电路来改善其功率因数并减少对电网的干扰。在PFC电路中,常用的结构是BOOST电路。功率MOSFET在通断状态下工作,将输入电流斩波为与输入正弦波电压和正弦波包络相位相同的开关电流波形,从而改善了输入。功率因数降低了输入谐波分量。有源功率因数校正PFC电路有两种工作模式:连续导通模式CCM和不连续导通模式DCM,控制方法也不同。本文主要推导连续导通模式CCM下PFC电路的功率MOSFET的电流有效值和平均值计算,以及输出二极管的电流有效值和平均值计算。在连续传导模式CCM下,PFC电路的输入电感器的电流波形如图1所示。图1:连续传导模式PFC的电感器电流。可以看出,在每个开关周期结束时,输入电感器的电流不会下降到0,因此在下一个开关周期开始时,功率MOSFET导通,输入电感器的电流将开始从某个值激发并随时间线性增加。这种传导模式称为:连续传导模式,CCM模式。在连续导通模式CCM PFC电路中,功率MOSFET电流波形包络几乎被视为输入正弦电流波形,如图2所示,基于该波形,可以计算出功率MOSFET电流的有效值。图2:功率MOSFET漏极电流的近视包络。功率MOSFET电流的有效值为:其中,D1为一定开关周期的占空比,Ts为开关周期,fs为开关频率。输入正弦电压和输入正弦电流值为:在一个开关周期中,有:代入上式:同时,有:因此,代入后,有:用相同的方法,输出的有效值可获得二极管电流:注意,功率MOSFET电流的有效值与输出二极管电流的有效值具有以下关系:功率MOSFET电流的平均值与输出二极管的平均值的计算方法当前电流与上述相似,它们的计算方法如下。功率MOSFET的平均电流为:输出二极管的平均电流为:在实际应用中,功率MOSFET电流的有效值用于计算其导通损耗。根据功率损耗的分布值,使用导通损耗来计算并选择功率MOSFET的导通电阻RDSON;使用开关损耗来计算和选择功率MOSFET的寄生电容,从而初步确定功率MOSFET的选择。