开关电源-功率因数校正技术
功率因数校正电路(pfc)电路工作原理及应用
功率因数校正(英文缩写是PFC)是目前比较流行的一个专业术语。
PFC 是在20世纪80年代发展起来的一项新技术，其背景源于离线开关电源的迅速发展和荧光灯交流电子镇流器的广泛应用。
PFC 电路的作用不仅仅是提高线路或系统的功率因数，更重要的是可以解决电磁干扰(EMI)和电磁兼容(EMC)问题。
线路功率因数降低的原因及危害 导致功率因数降低的原因有两个，一个是线路电压与电流之间的相位角中，另一个是电流或电压的波形失真。
前一个原因人们是比较熟悉的。
而后者在电工学等书籍中却从未涉及。
功率因数(PF)定义为有功功率(P)与视在功率(S)之比值，即PF=P/S 。
对于线路电压和电流均为正弦波波形并且二者相位角Φ时，功率因数PF 即为COS Φ。
由于很多家用电器(如排风扇、抽油烟机等)和电气设备是既有电阻又有电抗的阻抗负载，所以才会存在着电压与电流之间的相位角Φ。
这类电感性负载的功率因数都较低(一般为0.5-0.6)，说明交流(AC)电源设备的额定容量不能充分利用，输出大量的无功功率，致使输电效率降低。
为提高负载功率因数，往往采取补偿措施。
最简单的方法是在电感性负载两端并联电容器，这种方法称为并联补偿。
PFC 方案完全不同于传统的“功率因数补偿”，它是针对非正弦电流波形而采取的提高线路功率因数、迫使AC 线路电流追踪电压波形的瞬时变化轨迹，并使电流与电压保持同相位，使系统呈纯电阻性的技术措施。
长期以来，像开关型电源和电子镇流器等产品，都是采用桥式整流和大容量电容滤波电路来实现AC-DC 转换的。
由于滤波电容的充、放电作用，在其两端的直流电压出现略呈锯齿波的纹波。
滤波电容上电压的最小值远非为零，与其最大值(纹波峰值)相差并不多。
根据桥式整流二极管的单向导电性，只有在AC 线路电压瞬时值高于滤波电容上的电压时，整流二极管才会因正向偏置而导通，而当AC 输入电压瞬时值低于滤波电容上的电压时，整流二极管因反向偏置而截止。
开关电源功率因数校正电路原理
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5、目前PFC开关电源部分,起到开关作用的斩波管(K)有两种工 作方式： （1）连续导通模式(CCM)：
开关管的工作频率一定,而导通的占空比(系数)随被斩波电压的幅度变 化而变化,如图8所示。
图中T1和T2的位置:T1在被斩波电压(半个周期)的低电压区,T2在被斩波 电压的高电压区,T1(时间)＝T2(时间).从图中可以看到,所有的开关周期时 间都相等,这说明在被斩波电压的任何幅度时,斩波管的工作频率不变.从图8 中可以看出,在高电压区和低电压区,每个斩波周期内的占空比不同(T1和T2 的时间相同,而上升脉冲的宽度不同),被斩波电压为零时(无电压),斩波频率 仍然不变,所以称为连续导通模式(CCM),该种模式一般应用在250W～2000W的 设备上。
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图10 等离子三星V2屏PFC开关电源基本框图(CCM)
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图11 海信液晶TLM3277电视开关电源基本框图
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谢谢大家！
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4、斩波器部分:(PFC开关电源)
整流二极管整流以后不加滤波电容器,把未经滤波的脉动正半周电压作为 斩波器的供电电源,由于斩波器一连串做“开关”工作脉动的正电压被“斩” 成图7所示的电流波形,其波形的特点： （1）电流波形是断续的,其包络线和电压波形相同,并且包络线和电压波形 相位同相； （2）由于斩波作用,半波脉动的直流电变成高频(由斩波频率决定,约 100KHz).
功率因数校正的开关电源芯片
功率因数校正的开关电源芯片
功率因数校正的开关电源芯片是一种用于提高开关电源的功率因数的关键器件。
开关电源是一种常见的电源供电方式，但其功率因数通常较低。
功率因数表示电源输出的有用功率占整个输入功率的比例，是衡量电源效率和能量利用率的重要指标。
对于传统的开关电源，其输出的波形呈现非线性负载特性，会导致回路中出现
谐波成分。
谐波会引起电网电流波形失真，对电网产生负载，甚至会干扰其他设备的正常使用。
因此，为了满足电网对电源质量的要求，功率因数校正技术应运而生。
功率因数校正的开关电源芯片通过添加功率因数校正电路，能够实现输入电流
与输入电压的同相性，使功率因数接近1，减小了对电网的污染。
校正电路通常采
用控制电路和滤波电路，并且在不同输入电压和负载条件下能够自动调整校正效果。
此外，功率因数校正的开关电源芯片还具备高效、稳定和可靠等特点。
它能够
提供稳定的输出电压和电流，满足各种设备的功率需求。
同时，该芯片还具备较高的能量转换效率，节约能源的同时减少了热量损耗，提高了设备的寿命和可靠性。
功率因数校正的开关电源芯片在许多应用领域具有广泛的用途，特别是对于需
要稳定和高效电源的设备。
例如，工业自动化设备、数据中心、通信系统等。
此外，功率因数校正还是一种可持续发展的技术，有助于减少能源浪费和环境污染。
总之，功率因数校正的开关电源芯片是一种重要的电源管理器件，能够提高开
关电源的功率因数，减少对电网造成的干扰，并具备高效、稳定和可靠的特点。
它为各行各业提供了一个可靠的电源解决方案，促进了设备的可持续发展和能源的节约利用。
功率因数校正在开关电源中的应用
霓虹灯等 。非线性 元件 的大量 使用 使得 电 路 中产生 各种 高次谐波 ， 高次谐波 在基 波上 叠加 ， 得交 流 电 使
压波 形产生 畸变 。 功 率因数 （ Ｆ 是 指 交流 输 入有 功 功 率 （ ） Ｐ） Ｐ 与
而谐 波 的存 在 ， 不但 降低 了输入 电路 的功率 因数 ， 而 且对 公共 电力系 统产 生污 染 ， 成 电路 故障 。显 然 ， 造 使用有 效 的校 正技 术把谐 波污 染控制 在较 小 的范围
功 率 因数 校正 的 目的 ， 是采用 一定 的控 制方 法 ， 就 使
电源 的输入 电流跟踪 输入 电压 ， 率 因数 接近 为 １ 功 。
２ 功 率 因数 校 正 技 术 原理
２１ 功率 因数 的定义 ．
由于在 电源设 备中 ， 了线 性 元件外 ， 大 量使 除 还
用 各种 非线性 元件 ， 如整 流 电路 、 变 电路 、 逆 日光 灯 、
【 关键 词 】 率 因数 ： 源 功 率 因数 校 正 ： 级 ； 级 功 有 单 两 【 图分 类 号 】 Ｔ ４ ３ 【 献标 识 码 】 中 Ｍ ３ 文 Ａ 【 章编 号 】１７— ５ １ ０ ６－ ２０ ６－ ５ 文 ６ １９ ８ （ ０ ）０ － ０ ２ ０ ２ － －
Ａ ＤＤｌＣ ． ▲ ■ ａ■０ｎ ｎ ｌ ｔ ● ｌ ● ０ｔ Ｄ０ ｅ ｒ ｃ・ Ｏｒ ｅ ｔ Ｗ ｒ 一 ｔ ａ ｏｒ Ｃ ｒ ｃ－ ｉ － ｏｎ ｉ ● ｎ Ｓ ｌ － Ｗ －Ｃ ｔ ｈ －
己是 当务 之 急。
视在 功率 （ ） Ｓ 的比值 。对于 高频 开关 整流 器 这种 交 流用 电负载 ， 由于 它含 有很 多非 线性元 件 ， 得输 入 使 的正 弦交流 电流 发生一 定程度 的畸变 ，也 就 是输 入 的交 流 电流 中 除了含有 基波 （ 一次谐 波 ） ， 含有 外 还 了二次 、 三次等 高次谐 波 。 我们 认 为只有 基波 才作 有 用功， 再考 虑感 性 （ 容性 ）负载 作 的无 用 功 影 响 ， 或
开关电源功率因数校正PFC(非常好).pdf
开关电源功率因素校正（PFC）及其工作原理什么是功率因数补偿，什么是功率因数校正：功率因数补偿：在上世纪五十年代，已经针对具有感性负载的交流用电器具的电压和电流不同相（图1）从而引起的供电效率低下提出了改进方法（由于感性负载的电流滞后所加电压，由于电压和电流的相位不同使供电线路的负担加重导致供电线路效率下降，这就要求在感性用电器具上并联一个电容器用以调整其该用电器具的电压、电流相位特性，例如：当时要求所使用的40W日光灯必须并联一个4.75μF的电容器）。
用电容器并连在感性负载，利用其电容上电流超前电压的特性用以补偿电感上电流滞后电压的特性来使总的特性接近于阻性，从而改善效率低下的方法叫功率因数补偿（交流电的功率因数可以用电源电压与负载电流两者相位角的余弦函数值cosφ表示）。
图1在具有感性负载中供电线路中电压和电流的波形而在上世纪80年代起，用电器具大量的采用效率高的开关电源，由于开关电源都是在整流后用一个大容量的滤波电容，使该用电器具的负载特性呈现容性，这就造成了交流220V在对该用电器具供电时，由于滤波电容的充、放电作用，在其两端的直流电压出现略呈锯齿波的纹波。
滤波电容上电压的最小值远非为零，与其最大值(纹波峰值)相差并不多。
根据整流二极管的单向导电性，只有在AC线路电压瞬时值高于滤波电容上的电压时，整流二极管才会因正向偏置而导通，而当AC输入电压瞬时值低于滤波电容上的电压时，整流二极管因反向偏置而截止。
也就是说，在AC线路电压的每个半周期内，只是在其峰值附近，二极管才会导通。
虽然AC输入电压仍大体保持正弦波波形，但AC输入电流却呈高幅值的尖峰脉冲，如图2所示。
这种严重失真的电流波形含有大量的谐波成份，引起线路功率因数严重下降。
在正半个周期内（1800），整流二极管的导通角大大的小于1800甚至只有300－700，由于要保证负载功率的要求，在极窄的导通角期间会产生极大的导通电流，使供电电路中的供电电流呈脉冲状态，它不仅降低了供电的效率，更为严重的是它在供电线路容量不足，或电路负载较大时会产生严重的交流电压的波形畸变（图3），并产生多次谐波，从而，干扰了其它用电器具的正常工作（这就是电磁干扰－EMI和电磁兼容－EMC问题）。
开关电源功率因素校正
开关电源功率因素校正（PFC）及其工作原理（转载）什么是功率因数补偿，什么是功率因数校正：功率因数补偿：在上世纪五十年代，已经针对具有感性负载的交流用电器具的电压和电流不同相（图1）从而引起的供电效率低下提出了改进方法（由于感性负载的电流滞后所加电压，由于电压和电流的相位不同使供电线路的负担加重导致供电线路效率下降，这就要求在感性用电器具上并联一个电容器用以调整其该用电器具的电压、电流相位特性，例如：当时要求所使用的40W日光灯必须并联一个4.75μF的电容器）。
用电容器并连在感性负载，利用其电容上电流超前电压的特性用以补偿电感上电流滞后电压的特性来使总的特性接近于阻性，从而改善效率低下的方法叫功率因数补偿（交流电的功率因数可以用电源电压与负载电流两者相位角的余弦函数值cosφ表示）。
1图在具有感性负载中供电线路中电压和电流的波形而在上世纪80年代起，用电器具大量的采用效率高的开关电源，由于开关电源都是在整流后用一个大容量的滤波电容，使该用电器具的负载特性呈现容性，这就造成了交流220V 在对该用电器具供电时，由于滤波电容的充、放电作用，在其两端的直流电压出现略呈锯齿波的纹波。
滤波电容上电压的最小值远非为零，与其最大值(纹波峰值)相差并不多。
根据整流二极管的单向导电性，只有在AC线路电压瞬时值高于滤波电容上的电压时，整流二极管才会因正向偏置而导通，而当AC输入电压瞬时值低于滤波电容上的电压时，整流二极管因反向偏置而截止。
也就是说，在AC线路电压的每个半周期内，只是在其峰值附近，二极管才会导通。
虽然AC输入电压仍大体保持正弦波波形，但AC输入电流却呈高幅值的尖峰脉冲，如图2所示。
这种严重失真的电流波形含有大量的谐波成份，引起线路功率因数严重下降。
在正半个周期内（1800），整流二极管的导通角大大的小于1800甚至只有300－700，由于要保证负载功率的要求，在极窄的导通角期间会产生极大的导通电流，使供电电路中的供电电流呈脉冲状态，它不仅降低了供电的效率，更为严重的是它在供电线路容量不足，或电路负载较大时会产生严重的交流电压的波形畸变（图3），并产生多次谐波，从而，干扰了其它用电器具的正常工作（这就是电磁干扰－EMI和电磁兼容－EMC问题）。
开关电源功率因数补偿及谐波限制方法
开关电源功率因数补偿及谐波限制方法在75w 以上的开关电源中一般采用APFC的方法，功率因数较高，谐波限制也比较理想，但对于75W 以下的小功率开关电源由于成本和体积的限制，如果采用APFC的方法，则需要增加成本和增加体积，对于小功率开关电源来讲是不适宜的，如果能根据用户的实际需求，在有限的成本和体积空间范围内，对电路加一定的辅助元件，实现功率因数及谐波限制的有限补偿，减少电网损耗和污染。
根据实验结果，本文介绍借助于辅助电感串入变压器中间抽头，通过主开关管对输入电流进行调制，拓宽电流导角实现功率因数补偿和谐波电流限制。
2 电路结构及原理在AC-DC转换电路中，如果不加PFC辅助环节，由于储能平滑电容的存在，使输入电流产生尖峰。
如图1所示。
电流的导通角很小，造成功率因数低,谐波高。
在AC-DC电路中加入PFC 辅助环节，可使输入电流波形得到改善，拓宽了导通角（实际测量θ从41.2º增加到108.4º），如图2所示。
图1不带辅助调节的整流波形图2带辅助调节的整流波形PFC辅助环节由与中间抽头电压＞放出能量对电容C充电，由于，而是，又由于Q的开关频率远高于工频，所以经Q对输入电流进行调制，对电容的充电在整流的每周期内不在是一次完成，而是多次充电，减少了一次充电所造成的能量集中，使输入电流峰值降低。
电流的调制波形如图4所示。
图3电路的基本结构3 参数方程的建立根据电容的充放电过程，把图4放大成图5，可以看到电流与开关管Q导通关断的时序波形。
这里限于篇幅仅讨论电感L中电流在连续和断续临界状态，并且是在最大值情况的参数方程，这对于元件的选择能够起到参考的作用。
（一）电容C上的充电电压值根据变压器T磁通平衡原理：（2）；则：-------------（4）----------（8）电容上的最大电压值：图4电流的调制波形图5电路中主要参数的工作波形（二）关键元件参数方程的建立1) 电感L二极管D1和D2的电流和反压由（4）式得电感L二极管D1和D2的电流方程：------（12）当Va>Vd，在主开关管Q导通时,Vd点的电压等于：Vd=------------（14）有效值分别为：----（16）；（18）态态态态态态态态态态态态态态态态态------（20）则输入功率为：-------（21）输出功率为：P0= η--------------（24）Lp---------变压器原边总电感η----------电路的总效率T-----------开关周期------------------------------（25）Lp---------变压器原边总电感η----------变压器效率T-----------开关周期---------------（26）当Va>Vd时,电容有充放电过程, 当开关管Q截止时，充电电流值为：------------------------（28）对方程（28）求偏导得：----------------------（30）由方程（30）得电容放电电流为：--------------（32）（参见图5）4参数方程的分析1) 电容C的电压在参数方程(9)中，电容的电压值受匝数N2及占空比D的控制，当D一定时，N2越小,电容C的电压，选择二极管D1D2要引起注意。
开关电源的有源功率因数校正电路设计
输 入 电流 的谐 波 分 量 ．实现 了功 率 因数 校 正 。
关 键 词 ：开 关 电 源 ；功 率 因数 ；有 源 功 率 因数 校 正 ；ＵＣ３８５４ＢＮ
中图 分 类 号 ：ＴＭ１３１
文 献标 识 码 ：Ａ
文 章 编 号 ：１６７４—６２３６（２０１２）０６—０１８０—０４
Ｃｉｒｃｕｉｔ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆｔｈｅ ａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ｆａｃｔｏｒ ｃｏｒｒｅｃｔｏｒ ｉｎ ｔｈｅ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｍ ｏｄｅ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ
含 有 大 量 的谐 波 ，使 输 入 电路 的功 率 因 数 下 降 【１］。 用 电设 备 的输 入 功 率 因 数 低 主要 会 造 成 以下 危 害 ：谐 波
电 流 严 重 污 染 电 网 ．干 扰 其 他 用 电设 备 ；容 易 造 成 线 路 故 障 如 线 路 、配 电 器 件 过 热 ，电 网谐 振 ；增 加 线 路 、变 压 器 和 保 护 器件 的容量 ；中线 流过叠加 的三相 三次谐波 电流 ，使 中线过
波 电路 是 一 种 非线 性 器 件 和 储 能 元 件 的组 合 ，因 此 虽 然 输 入
功 率 因 数 校 正 ＰＦＣ技 术 ，从 其 实 现 方 法 上 来 讲 ，就 是
交 流 电压 是 正 弦 波 ，但 输 入 电 流 波形 却严 重 畸 变 ，呈 脉 冲 状 ， 使 电 网 输 入 电流 波 形 完 全 跟 随 电 网 输 入 电压 波 形 ．使 得 输
开 关 电 源 具 有 效 率 高 、成 本 低 等 特 点 ，因 而 在 现 代 电力 值 低 ，则 表 示 输 入 电流 谐 波 分 量 大 ，将 造 成 输 入 电流 波 形 畸
电子 设 备 中应 用 广 泛 。 但 由 于 开 关 电 源 中 的整 流 器 ，电容 滤 变 ，对 电 网造 成 污 染 。
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▪ 而开关电流在输入电压周期内的有效值为
ISR
1 T1
T1 0
iS2
dt
1 T1
N 1 k 0
TS 0
iS2dt
1 T1
N 1
D
k 0
k TS
I12 sin 2 1t
▪ 令Ts→0，N →∞，上式变成
IS
I12 T1
D T1
0
t
sin 2 1tdt
▪ 三相有源功率因数校正电路 ▪ 结构和控制较复杂，成本也很高，因此目前三 相输入的开关电源通常还采用无源功率因数校 正技术。
14
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§9.3 单相功率因数校正电路
一、基本原理
▪ 开关电源中常用的单相PFC电路如图9-5所示。这一
电路实际上是由二极管整流电路加升压型斩波电路
8
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▪ 由于谐波电流是非正弦的畸变电流，他对电网的危 害更大： （1）造成电网电压畸变，影响其他设备正常工作。 （2）使变压器，发电机，补偿电容等设备损耗增 加，温升加大，甚至烧毁。 （3）造成中线电流显著增加，导致中线严重发热， 引起火灾。 （4）引起电网谐振，破坏电网稳定性。 （5）造成电网中继电保护装置误动作。
Dt
Ui Uo
sin 1t
24
▪ 开关电流的表达式
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is
I i
sin 1t
0
t kTs , kTs DTs t kTs DTs ,k 1Ts
Ts=T1/N
▪ 开关电流的周期平均值为
iSA DiL 1 DiL
▪ 开关电流的周期有效值为
iSR DiL 1 DiL
sin 1t
c os1t
sin 1dt
UI1 2
c os1
视在功率为
S URIR
UR、IR :电网电压、负载电流有效值
5
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由于电网电压是正弦波，因此 ，U 而2U基R 波电流的波 形也是正弦波，因此 I1 ，2式I1R 可以写成
P UI1 2cos1
S
URIR
功率因数λ为
（2）在输入相同有功功率的条件下，输入电流有效值明 显减小，降低了对线路、开关、连接件等电流容量的要 求。
（3）由于有升压斩波电路，电源允许的输入电压范围扩 大，通常可以达到90-270V，能适应世界各国不同的电 网电压，极大的提高电源装置的可靠性和灵活性。
（4）由于升压斩波电路的稳压作用，整流电路输出电压 是稳定的，使后级DC-DC变换电路的工作点保持稳定， 有利于提高控制精度和效率。
I
2 1
T1
T1 1 D t
0
sin 2 1tdt
I12 T1
T1 0
1
Ui Uo
s
in
1t
sin
2
1tdt
I1
1 Ui
2 3U o
26
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三、单相功率因数校正电路的控制电路
▪ 单相PFC电路中常用控制芯片UC3854 ▪ UC3854是专用控制集成电路，它集成了PFC电路控
sin
nt
n
dt
根据正交定理，有
T1 0
sin
n
sin
m
dt
0 0
n m n m
4
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P 1 T1
T1 0
U
sin
1tI1
sin1t
1
dt
UI1 T1
T1 0
sin
1tsin
1t
c os1
c os1t
sin
1
dt
UI1 T1
T1 0
sin 2
1t
c os1
▪ 不利影响：增加功率因数校正电路会使电源总效率下降
3%-5%。
21
二、主电路参数计算
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▪ 单相功率因数校正电路的输入电压和电流都是正弦 波，因此有
ui U i sin1t ii Ii sin1t
Ui :输入电压的幅值 Ii :输入电流的幅值 ω1:电源电压的角频率
电流 -
跟踪 控制
+
电压
- 电压
控制
+ 给定
▪ 电压控制电路根据升压型斩波电路的输出电压与电 压给定间的误差，调节电感电流的大小，以达到控 制输出电压的目的。电压控制电路的输出信号是平 稳的直流信号，用乘法器将该信号同正弦绝对值信 号相乘，得到幅值跟随电压控制电路输出变化的正 弦绝对值信号，作为电流跟踪环的给定信号。 19
构成。
L VD5
u
VD1 VD3
iL
S VD2 VD4
0
t
u
0
t
u
电流 -
跟踪
+
控制
电压 控制
- 电压 + 给定
0
t
(a)
图（9-5）
(b)
15
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▪ 由于采用升压型斩波电路，只要输入电压不高于 输出电压，电感L的电流就完全受开关S的通断控 制。S通时，L的电流下降。
▪ 因此控制S的占空比按正弦绝对值规律变化，且与 输入电压同相，就可以控制L的电流波形为正弦绝 对值，从而使电流的波形为正弦波，且与输入电 压同相，输入功率因数为1。
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▪ 在电网中电压为正弦而电流为非正弦的的情况下， 负载吸收的有功功率为
P 1 T1
T1 utitdt 1
0
T1
T1 0
U
sin
1t
n1
I
n
sinnt
n
dt
1 T1
T1 0
n1
U
sin
1tI
n
sinnt
n
dt
1 T1
n1
T1 0
U
sin 1tIn
17
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1 DUo
jLIL
Ui
IL
Ui : 输入电压相量；IL :电感电流相量
电感两端的电压jLIL超前于电感电流90，只要选
择合适的占空比规律Dt, 使得1 DUo Ui jLIL按
正弦规律变化，且相位比Ui超前90，就可以实现电感
电流对输入电压的跟踪。即通过控制Dt ，使电感两端
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▪ 升压型有源PFC电路的状态等效电路如图9-6。
Ui sin 1t
0
IL
1 DUo
1 DUo
jLIL
Ui
IL
图（9-6）
▪ 升压型电路的输入电压是正弦电压整流后得到的直 流脉冲波形，是以[0,π]为周期重复的，因此电路中 输入电压的表达式定义在[0,π]区间上。将电路中的 电压和电流用相量表示，可以得到如图所示的相量 图。
流，如三相感性整流负载的电流为图9-1中i的波形。
u，i u
i
0
t
图（9-1）
▪ 这些波形是非正弦的，但仍然是与电网电压同频率的 周期信号，即满足
it it T1
T1 :电网电压的周期
▪ 将i(t)分解为傅里叶级数，即
it In sinnt n n1
i1t I1 sin1t 1 :基波成分 3
制所需的电压控制、平均电流跟踪控制、乘法器、 驱动、保护、和基准源等全部电路，使用方便。其 主要特点和技术参数为： ▪ 电源电压：18～35V ▪ 工作频率：10～200kHz ▪ 基准源电压：7.5V ▪ 驱动电流：0.5A（平均值），1.5A（峰值）
I R
I
2 nR
I
2 1R
I
2 2R
I
2 3R
n1
▪ 因为I1R<IR，故无论电流波形是否为正弦，总是有ξ≤1。
7
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▪ 功率因数不为1的负载会给电网带来电能质量问题， 这类负载对电网的“污染”可以分为谐波电流和基 波无功两部分，它们共同的危害是： （1）从电网吸去无功电流，导致电网中流动的功 率增加，加大了电网的损耗。 （2）增加了发电和输变电设备的负担，降低了电 网的实际可以传递的有功功率的大小。
u U sin 1t
i I sin1t
U :电压的幅值
I :电流
幅值
1:电网电压的角频率 :电压和电流信号间的相位角
2
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▪ 通常，电网电压是由电网中的电源—发电机决定的，
而电网中的电流则是由连接于电网的负载决定。某些
非线性或具有时变性的负载会从电网中吸取非正弦电
成分，因此该电路的功率因数很低，通常仅能达到
0.5-0.7，总谐波含量可达到100%-150%以上，对
电网造成严重的污染。
10
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▪ 原因：二极管整流电路不具有对输入电流的可控 性，当电源电压高于电容电压时，二极管导通， 电源电压低于电容电压时，二极管不导通，输入 电流为零，这样就形成了电源电压峰值附近的电 流脉冲。
iL Ii sin1t
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▪ 根据电路的状态空间平均模型，有
L diL dt
ui
DtU o
D′=1-D,D为占空比
▪ PFC电路中D和D′都是时变量，因此用D(t)和D′(t)表 示
Dt
Ui Uo
sin 1t
K
c os1t