刘瑞

摘 要：功率因数校正（PFC）技术对改善电子设备的功率因数，减少谐波对电路干扰的有效方法。限制离线系统的输入电流谐波、这种提高电路功率因数的技术措施，称作功率因数校正。功率因数校正由有源和无源两种类型组成。有源功率因数校正技术比无源功率因数校正技术特别是在电路工作稳定性和电路工作特性等方面的相关技术指标要好。本文将对有源功率因数校正的实现进行阐述。

关键词：电流谐波；功率因数校正；实现

Abstract： the power factor correction（PFC）technique to improve the power factor of electronic equipment， the effective method to reduce circuit by harmonic interference. Limit offline system input current harmonic and the measures to improve the technology of power factor of the circuit， said as a power factor correction. Power factor correction is composed of active and passive two types. Active power factor correction technology than passive power factor correction technology， especially in such aspects as working stability and circuit operating characteristics of related technical indicators. This article will shed light on the implementation of active power factor correction.

Keywords： current harmonic； Power factor correction； Implementation

中图分类号：TN432 文献标识码：A

0.引言

AC输入电流谐波被认为是一种“电力公害”，它不仅会使线路功率因数降低，影响交流电源的利用率，造成电能的浪费，而且会对电网造成污染，对系统自身和连接在共用一个交流电源系统的其他电气设备产生严重的影响，乃至引起故障，损坏设备。

对AC/DC转换的高频开关电源或者部分交流市电的非线性负载，将导致交流输入市电的正弦输入交流电流波形发生畸变，电路中会有大量的谐波电流的成分产生。由于交流输入市电电流中只有少部分的基波电流成分可以做功，而大部分的谐波电流成分不但不做功，反而产生大量的谐波干扰对电网和其他相邻用电设备造成影响，降低电网的功率因数，对周围环境中造成电磁污染，减小电网的供电效率。

随着开关电源类电子产品的应用普及，电子计算机和家用电器等产品的需求逐年增加。在很多这类设备和电器内部，都需要一个工频市电转换为直流的AC/DC电源变换电路。

1.有源功率因数校正技术的特点

有源功率因数 校正技术可以有效地提高电气设备的功率因数PF值和降低由于电气设备而引入的高次谐波成分对电网造成的影响。有源功率因数校正技术可以对谐波的变化进行快速的动态跟踪补偿，补偿特性不会因为负载阻抗和电网阻抗发生变化而改变。由于有源功率因数校正技术具有补偿特性好的突出优点，因而近些年来得到了广泛的应用。有源功率因数校正的工作原理是由控制电路实现交流输入电流波形跟随交流输入电压波形的动态变化，从而使交流输入波形实现正弦规律变化，同时与交流输入电压波形同步，其作用可看成是一个纯电阻电路，所以有源功率因数校正又称为电阻仿真器。

2.有源功率因数校正技术的实现

（1）电流连续型（CCM）有源功率因数校正电路

当有源功率因数校正电路的工作模式处于电流持续导通控制状态时，由于流过功率开关元器件的电流峰值应力小，从而使功率开关元器件和相关元器件的电应力较小、输入纹波电流也较小、工作于恒频控制方式与滤波器电路容易设计等优点，在实际应用中得到广泛推广。工作于电流连续导通工作模式（CCM）的有源功率因数校正电路的控制框图如图1所示。

（2）临界导通型（CRM）有源功率因数校正电路

通常较低功率开关电源和电子镇流器电路，采用临界导通型（CRM）有源功率因数校正控制方法，它具有造价低的优点、电路易于实现，临界导通型（CRM）有源功率因数校正电路工作框图如图2所示。

（3）工作于跟随升压输出方式的有源功率因数校正电路

有源功率因数校正电路当处于跟随升压输出方式的工作模式下时，其输出电压可以跟随电路的输入电压的变化，这就是所谓的跟随输出升压有源功率因数校正工作方式，在这种工作方式下，有源功率因数校正电路的输出电压总是比交流市电输入电压的峰值要高。在大多数应用场合有源功率因数校正电路的负载是一个DC/DC变换器电路，这个 DC/DC变换器电路本身就可以在较宽的直流输入电压下正常工作，所以对DC/DC变换器而言要求直流输入电压固定不变意义不大。

工作于跟随升压输出的有源功率因数校正电路具有体积小和有源功率因数校正电感也较便宜的优点。对功率开关管MOSFET而言，它的导通开关损耗也较小，这在要求电路造价要尽量低的应用场合。跟随升压输出有源功率因数校正电路是一个比较好的选择。跟随升压输出有源功率因数校正电路，其优点具有电路结构简单，集成电路芯片成本较低，易于实现和设计、功率开光管MOSFET的开关损耗小，磁元件的体积小和有源功率因数校正电感的造价较低等优点。

（4）平均电流控制技术的有源功率因数校正

工作于平均电流控制方法的有源功率因数校正电路的电流控制环路工作原理框图如图3所示。

在平均电流控制法的有源功率因数校正控制方式中，采用了电流控制环和电压控制环，输入电流波形在电流控制环作用下更趋于正弦波，升压输出在电压控制环作用下的电压稳定性加强。

平均电流的有源功率因数校正控制方法的优点是它可以用于功率大于200W的应用场合，通过除法器除以Vin2，电路可以用于克服由于输入电压的变化而影响控制环路带宽。工作于平均电流有源功率因数校正控制方式和其他控制方式相比，它的高频电流峰值较小。

工作于平均电流有源功率因数校正控制方法的缺点是较工作于临界导通工作模式（CRM）的有源功率因数校正电路的造价要高，并且电路也更复杂些。

结语

目前从实际的应用情况看，较为实用的有源功率因数校正电路的拓扑结构不过也就一两种。升压输出平均电流型控制有源功率因数校正的电路拓扑结构和工作于持续导通工作模式的升压输出有源功率因数校正电路拓扑结构，是较为常用的技术方案，适用于功率较大的用电设备。临界导通模式升压输出有源功率因数校正电路的拓扑结构，适用于功率较低的用电设备。有源功率因数校正电路在实际应用范围持续扩大，对于多种不同电路结构形式的有源功率因数校正电路样式的要求也在不断加大。大多数企业的实际用电设备具体应用的有源功率因数校正电路是现有电路形式改进和拓展，有源功率因数校正技术不断发展并且出现了一些崭新的技术。

参考文献

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