單級(jí)功率因數(shù)校正（PFC）變換器的設(shè)計(jì)

為了使Boost電感工作于DCM，則有

（2）

f(D)≈{exp1.96/〔1/(1－D)^3/2－1〕－1}/1.6（3）

式中：R_L為變換器的負(fù)載電阻；

L₁為Boost電感值；

T_s為變換器的開關(guān)周期；

D為占空比；

η為變換器的效率；

U_C1為中間儲(chǔ)能電容上的電壓；

U_o為輸出電壓。

為了使得DC/DC級(jí)工作在連續(xù)導(dǎo)電模式下，則有

>(1－D) （4）

式中：L₂為DC/DC級(jí)的儲(chǔ)能電感值。

在本文中，要求T_s=8.33μs，D=0.2，U_o=16V，R_L=2.133Ω，U_C1=380V。故選取L₁=100μH，L₂=20μH。

功率因數(shù)校正的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。圖中，第一條波形是交流輸入電壓經(jīng)整流橋后的電壓波形，第二條波形是流經(jīng)Boost電感L₁的電流波形，近似于正弦波。實(shí)驗(yàn)得到的功率因數(shù)為0.97。

圖3 輸入電壓V_in與電流i_L1

3.4 高頻變壓器的設(shè)計(jì)

高頻變壓器是變換器的核心元件，它的性能好壞不僅影響其本身的發(fā)熱和效率，而且還會(huì)影響到變換器的技術(shù)性能和可靠性。

1）磁芯的選用

本文的負(fù)載設(shè)計(jì)為U_o=16V，I_o=7.5A，由高頻變壓器的二次繞組N2繞組提供。而繞組N₃提供UC3842的工作電源，其輸出功率很小，可忽略。由設(shè)定條件可知，高頻變壓器的輸出功率為

P₂=16×7.5=120W

根據(jù)文獻(xiàn)[3]給出的輸出功率與磁芯尺寸的關(guān)系，選用了PQ32－30磁芯，其有效截面積為167mm²。