连续模式PFC功率MOSFET电流有效值、平均值计算-KIA MOS管

在(zai)PFC电路(lu)(lu)中，常用的(de)(de)结构(gou)是BOOST电路(lu)(lu)，功率(lv)MOSFET工作在(zai)开关状(zhuang)态，将(jiang)输(shu)入的(de)(de)电流斩(zhan)波(bo)为和输(shu)入正弦(xian)波(bo)电压同(tong)相位的(de)(de)、具有正弦(xian)波(bo)包络线的(de)(de)开关电流波(bo)形(xing)，从而提高输(shu)入的(de)(de)功率(lv)因数，减小输(shu)入谐(xie)波(bo)分量。

有源功率(lv)因数校正PFC电路具(ju)有二(er)种(zhong)工作的(de)模(mo)(mo)式(shi)(shi)：连(lian)(lian)续(xu)导(dao)(dao)通(tong)模(mo)(mo)式(shi)(shi)CCM和非(fei)连(lian)(lian)续(xu)导(dao)(dao)通(tong)模(mo)(mo)式(shi)(shi)DCM，控(kong)制的(de)方式(shi)(shi)也各不相同。本文主要推导(dao)(dao)在连(lian)(lian)续(xu)导(dao)(dao)通(tong)模(mo)(mo)式(shi)(shi)CCM下(xia)，PFC电路功率(lv)MOSFET的(de)电流有效值、平(ping)均(jun)值计算，以及输出(chu)二(er)极管(guan)的(de)电流有效值、平(ping)均(jun)值计算。连(lian)(lian)续(xu)导(dao)(dao)通(tong)模(mo)(mo)式(shi)(shi)CCM下(xia)，PFC电路输入(ru)电感的(de)电流波(bo)形如图1所示。

图1：连续导通模式PFC的电感电流

可以看到，在每个开关周期结束(shu)的(de)时(shi)候，输入(ru)电感的(de)电流没有降到0，这样，在下一(yi)个开关周期开始、功率MOSFET导(dao)通(tong)(tong)时(shi)，输入(ru)电感的(de)电流就会从一(yi)定值开始激磁，随时(shi)间线性(xing)增加，这种导(dao)通(tong)(tong)模式(shi)称为：连续(xu)导(dao)通(tong)(tong)模式(shi)、CCM模式(shi)。

在连续导通模式CCM工作(zuo)的PFC电路(lu)中，功(gong)率MOSFET电流(liu)波形包络线，近(jin)视为输入正弦电流(liu)波形，如图2所(suo)示(shi)，基于这个波形，来计(ji)算功(gong)率MOSFET电流(liu)的有效值。

图2：功率(lv)MOSFET漏极电流的(de)近视包络线

功率MOSFET电(dian)流的(de)有效值为：

其中，D1为某一个开关(guan)周期(qi)(qi)的占空比，Ts为开关(guan)周期(qi)(qi)，fs为开关(guan)频率。

输(shu)入(ru)正弦电压(ya)、输(shu)入(ru)正弦电流(liu)值为：

功率MOSFET电流平均值、输(shu)出二极管电流平均值的(de)计(ji)算方法和上面类似，分(fen)别计(ji)算如(ru)下。

功(gong)率MOSFET的电流(liu)平均值(zhi)为：

实际应(ying)用(yong)(yong)中，功(gong)(gong)率(lv)(lv)MOSFET电(dian)流的(de)(de)有效值用(yong)(yong)来计(ji)算(suan)其导(dao)通(tong)(tong)损(sun)耗。根据功(gong)(gong)率(lv)(lv)损(sun)耗的(de)(de)分配值，使用(yong)(yong)导(dao)通(tong)(tong)损(sun)耗，计(ji)算(suan)和(he)选取(qu)功(gong)(gong)率(lv)(lv)MOSFET的(de)(de)导(dao)通(tong)(tong)电(dian)阻RDSON；使用(yong)(yong)开关损(sun)耗，计(ji)算(suan)和(he)选取(qu)功(gong)(gong)率(lv)(lv)MOSFET的(de)(de)寄生电(dian)容，从而初步确定功(gong)(gong)率(lv)(lv)MOSFET的(de)(de)选型。

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