PFC电路

一.前言

PFC分无源和有源，无源PFC（也称被动式PFC），有源PFC（也称主动式PFC）。无源PFC一般采用电感补偿方法使交流输入的基波电流与电压之间相位差减小来提高功率因数，但无源PFC的功率因数不是很高，只能达到0.7~0.8；有源PFC由电感电容及电子元器件组成，体积小，可以达到很高的功率因数，但成本要高出无源PFC一些。

二.无源PFC电路

PFC（Power Factor Correction）功率因素校正电路。顾名思义：就是提高电路功率因素的电路。功率因素的定义在这里不再赘述。功率因素的提高意味无功功率的下降，有功功率的上升，代表着负载阻抗的虚部减少，实部增加。所以PFC的就是：

使负载表现为纯阻性（主要用来表征电子产品对电能的利用效率。功率因数越高，说明电能的利用效率越高。）

纯阻性的负载特点很明显。就是电压电流同相位

那电压电流什么时候会出现不同相位呢？以全桥整流电路为例

交流电经过全桥整流电路之后将变为馒头波，再经过电容C滤波后将变为带有纹波的直流电。

以一个周期为例

1.电容C在T0-T1的时间段充电，二极管正向导通，当交流输入达到峰值时，电容电压也随之达到峰值。

2.在T1-T2段，由于 电容电压 已经高于交流输入电压 。二极管 反向截止 ，从电源来看，此时是没有交流电流通过二极管的。

下一个周期来到时，由于电容的储能作用电压还未下降，二极管同样也反向截止，直到交流电压上升到比电容要大的时候，二极管才会再次开通，交流电流才得以输入负载。

tips：电容的设置基本会满足恒压的要求，所以容值一般都较大以保证负载电压稳定。

这样通过全桥电路为例，可以得到一个结论：交流电源只有每个周期内的一部分时间向负载提供电流，这样就引起了功率因素的下降。

三.有源PFC电路的原理

有源PFC（APFC）电路的工作原理很简单，这里以BOOST电路为例。

BOOST的驱动方式是最简单的（源极接地，无需自举和隔离），而且还能提供一定的升压能力。在大部分开关电源中仍采用此电路，其效率峰值为97%。大功率或要求更高的应用场景已经采用其他拓扑。

在全桥输出后接一个电感是作为储能作用的

1.当开关管开通时。交流电流只通过电感，电感的电流上升。

2.当开关管关闭时，储存在电感中的电流通过二极管向电容和负载供电。

所以Mosfet无论是开还是不开，都一直有电流。不存在断流的情况。

那里简单的来讲，这个电感和开关管可以保证 电感支路 中一直有电流。而不会出现全桥整流电路中断流的情况，这就是提高了功率因素。

四.有源PFC电路的控制方法

控制的目标如下：1.恒压 2.电压电流同相位

单纯的恒压控制大家都知道，采样输出电压，和参考值做对比，然后通过PI给出占空比就恒压。

那么怎么保证电压电流同相位呢？

也很简单，采样输入电压,以输入电压作为参考信号来进行控制

关键在于那个乘法器（Multplter）。这里假设输出电压已经达到稳态来做讲解，将电压误差信号和输入电压（整流之后的馒头波）做乘法。得到的信号可以用  来表示（ 为电压误差信号）。那么这个波形将为：

而这个信号将作为输入电流的参考信号。那么如果后级的控制器设置得当，电流将会跟随上图这个信号.

那么如果输出电压未达到稳态呢？这个馒头波将会变成

所以由于乘法器的存在，电压的误差反馈信号也被考虑在目标中。同样输出电压将会跟随参考信号。恒压的目标也实现了

最终功率因数得到校正

最后

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