PFC电路原理与分析
pfc的电路工作原理
pfc的电路工作原理
PFC（功率因数校正）电路是一种用于改善电源系统功率因数
的装置。
它主要用于交流至直流电源转换过程中，在输入电流与输入电压之间维持恒定的功率因数。
PFC电路的工作原理基于控制电流波形，以使其与输入电压波形保持同步，并在每个交流周期内保持恒定的功率因数。
其基本原理是通过在输入电源上加入电感器和电容器等元件，形成一个滤波器，滤除输入电源中的谐波成分，从而改善功率因数。
具体而言，PFC电路实现功率因数校正的过程如下：
1. 输入电压测量：PFC电路首先测量输入电压的幅值和频率。
2. 输入电压整流：交流输入电压经过整流器将其转换为直流电压，但会引入谐波成分。
3. 调整电流波形：通过在输入电流路径中加入电感器，对电流进行调整，使其与输入电压保持同步，并尽量趋近正弦波形。
4. 集成电路控制：使用集成电路控制器来监测和控制电流波形，以便调整开关频率和占空比，以实现恒定功率因数。
5. 输出滤波：通过连接电容器并使用滤波电路，滤除电流中的高频谐波成分。
通过上述步骤，PFC电路能够在输入电压和电流之间保持恒定
的相位差，从而提高功率因数，减少功率损耗，并提高电能利用率。
这对于电力系统中的各种应用和设备，特别是对于大功率设备和高功率因数要求的设备来说，具有重要意义。
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。
pfc电路原理
pfc电路原理
PFC（Power Factor Correction，功率因数校正）电路是一种用
于改善电力系统功率因数的电路。
它通过控制输入电流的相位和振幅，使其与输入电压同相且接近正弦波，从而有效提高电力系统的功率因数。
PFC电路通常由三个主要部分组成：整流器、电容器和控制电路。
整流器将交流电源的电流转换成直流电流，并通过电容器存储能量。
控制电路对电容器的充电和放电进行控制，使得电容器的电流与输入电压同相且接近正弦波。
在PFC电路中，功率因数是衡量系统电能利用效率的参数。
功率因数的范围介于0和1之间，数值越接近1，说明设备对
电能的利用效率越高。
如果功率因数低于0.9，说明系统存在
着功率因数不足的问题，需要通过使用PFC电路来进行校正。
PFC电路的工作原理是通过控制开关装置（例如MOSFET）
的导通和截止来调整电流的相位和振幅。
当输入电压为正时，开关装置导通，电容器开始充电，使得电流与输入电压同相。
当输入电压为负时，开关装置截止，电容器开始放电，使得电流与输入电压反相。
通过这样的控制，PFC电路能够实现电流的同相性和谐波的减少，从而提高功率因数。
PFC电路的应用范围非常广泛，例如家用电器、电动工具和电子设备等。
通过使用PFC电路，可以显著改善电力系统的功
率因数，减少潜在的功率损耗，提高能源利用效率，保护电力设备并减少对电网的负荷影响。
PFC工作原理及PFC典型控制芯片工作机理及应用
PFC工作原理及PFC典型控制芯片工作机理及应用PFC（Power Factor Correction）是一种用于电源的技术，旨在改善电源输入电流与输入电压之间的相位差，提高电源的功率因素。
PFC 的工作原理主要基于两种电路：整流电路和滤波电路。
整流电路可以将交流电（AC）转换为直流电（DC）。
最常见的整流电路是整流桥电路，它由四个二极管组成，可以将交流输入电信号转换为脉冲信号，然后通过滤波电路将其转换为平滑的直流电。
滤波电路通常由电感和电容组成，用于过滤直流信号中的高频噪声，以获得干净的直流电。
电感可以通过电流的改变来抵消变化的电压，从而减小电源输入电流与输入电压之间的相位差。
电容则可以存储电荷，并在电流发生变化时提供稳定的电压。
PFC典型控制芯片的工作机理主要是通过对电源输入电流进行控制，使其与输入电压保持同相位，从而提高功率因素。
这些控制芯片通常采用反馈控制系统，通过采样输入电流和输入电压，计算出电压的相位差，并相应地调整电源电流。
这种反馈控制系统可以实现高效的功率因素校正。
在应用方面，PFC技术可以应用于各种电源系统，特别是需要高功率因素的电子设备，如计算机、电视、电冰箱等。
在这些设备中，PFC可以提高电源的效率、减少电能损耗，从而降低能源消耗并减少对电网的污染。
此外，采用PFC技术还可以提高电源的稳定性和可靠性，减少噪声和电磁干扰的产生。
这对于需要高质量电源的设备和系统尤为重要，如医疗设备、航空航天设备等。
总之，PFC的工作原理是改善电源输入电流与输入电压之间的相位差，提高电源的功率因素。
PFC典型控制芯片通过反馈控制系统实现电源输入电流的控制，并广泛应用于各种电子设备中，以提高效率、降低能源消耗并改善电源的稳定性和可靠性。
无源PFC原理分析以及应用
无源PFC原理分析以及应用一、无源PFC的原理分析1.功率因数的定义和重要性功率因数是指实际功率和视在功率之比，即PF=P/S，其中P表示实际功率，S表示视在功率。
功率因数的取值范围为0到1之间，数值越接近1则表示电源的效率越高。
在实际的交流电路中，由于电感、电容等元件的存在，电流和电压之间存在一定的位相差，使得功率因数小于1、功率因数小的电路会导致电网负荷加重，造成能源浪费，并对电网稳定性产生不利影响。
2.无源PFC的工作原理在交流电源接入无源PFC电路后，电感元件使得输入电压和电流之间产生一个时间延迟，从而将电流的波形与电压的波形对齐，实现功率因数校正。
二极管用于整流电流，电容元件用于储存能量。
通过适当选择电感元件的大小和电容元件的容值，可以实现功率因数的提高，并降低电流谐波含量。
此外，无源PFC还可以通过合理设计电路拓扑，充分利用电感和电容之间的电流、电压关系，提高电路的效率。
3.无源PFC的特点（1）提高功率因数：通过无源元件的作用，使输入电流和输入电压同相位，从而达到提高功率因数的目的。
（2）降低谐波含量：通过无源元件产生的电感电流和电容电流，可以滤除输入电流中的谐波成分，从而降低电流谐波含量，减少对电网的污染。
（3）增加电路的稳定性：无源PFC可以降低电源端的脉动电流和脉动电压，提高电源的稳定性，减少对负载的干扰。
二、无源PFC的应用1.家用电器领域2.工业电力供应领域在工业电力供应领域，无源PFC被广泛应用于电力电子设备中。
无源PFC可以降低工业电力设备的功耗，提高效率，并减少对电网的影响，从而降低电费和能源消耗。
3.新能源领域在新能源领域，无源PFC也有着重要的应用。
以太阳能发电系统为例，太阳能板产生的直流电需要通过逆变器转换为交流电才能供应给家庭和工业用电。
无源PFC可以用于逆变器的输入端，提高太阳能发电系统的功率因数，减少能源损耗，提高系统效率。
总结起来，无源PFC作为一种电源补偿技术，在改善功率因数、降低电流谐波、提高系统效率等方面具有重要应用价值。
pfc电路工作原理详解
pfc电路工作原理详解PFC（Power Factor Correction，功率因素校正）是一种传统电源技术，它能有效减少电路系统中的有害消耗和负载电流波动，以节省电力和改善稳定性&&质量。
为此，PFC电路能检测当前负载以及调节输入电源的电流。
PFC电路使用半桥或全桥驱动器来把施加在电路输入端的直流电压调整为变频器需求的电压，并且实现对电阻负载进行频率变换。
它将电压输出的频率变成普通的变频器驱动，很好的解决负载变化大的问题。
根据PFC电路要求，输出电压需要恒定，因此，输入电流也应该稳定。
当负载发生变化时，PFC电路会自动调整输入电流，以保持定义的输出电压装置不变，这也保证了功率因素的稳定。
PFC电路的主要功能是实现电压的反馈。
当检测到输出电压的变化时，控制器会根据所设定的阈值和反馈算法来调节输入电源的电流和功率，以便维持输入电压的稳定，也就是功率因素的恰当控制。
由于PFC电路具有自动调整电流负载的功能，能够有效节省电源输出，具有较高的稳定性，减少环境对电路系统的影响，从而变频器的工作性能也会得到改善。
PFC电路使用半桥/全桥驱动器来将电压进行变换，并且输出变频需求的电流。
随着功率或负载发生变化，电流反馈器会对输入电压进行调节，以维护功率因素的恰当控制，减少输入的电能消耗，从而改善工作质量。
总的来说，PFC电路是一种电源技术，它是使用半桥/全桥驱动器把施加在电路输入端的直流电压调整为变频驱动的需求电压，利用反馈机制进行调节，以维持有效的功率因数输出以及减少有害消耗。
PFC电路不仅具有有效节省电源能量和调节负载电流波动的优点，而且还可以提高灵敏度、抑制电路系统的抖动、提高产品质量，升级变频器的运行质量，取得极大的实际效益，是当今许多系统的必备元件之一。
pfc电路工作原理详解
pfc电路工作原理详解PFC（Power Factor Correction）电路是一种用于改善电源的功率因数的电路。
它通过对电源输入电压进行调整，使其与电流之间的相位差最小化，从而使功率因数接近1，减少电源对网络的污染，提高能源利用效率。
PFC电路的主要原理是利用电感元件和开关管实现对输入电流的精确控制。
通常，PFC电路采用谐振变换器（resonant converter）的拓扑结构，该结构由开关管、电感元件和电容元件组成。
其工作过程如下：1. 运行起始：PFC电路通过DC/DC变换器将输入的交流电源转换为稳定的直流电压。
当交流电源接通时，电源电压经过整流和滤波后供给谐振变换器。
2. 开关管控制：谐振变换器中的开关管控制着电源电压的输出情况。
开关管周期性地进行开关操作，将电源电压分割成若干个窄脉冲，并根据反馈信号调整开关频率和占空比，以控制输出的电源电压。
3. 电感元件：谐振变换器中的电感元件负责存储和释放能量。
当开关管导通时，电感元件储存能量；当开关管断开时，电感元件释放能量，并通过变压器传递给输出负载。
4. 电容元件：谐振变换器中的电容元件用于平滑输出电压，并降低交流噪声。
PFC电路的工作原理就是通过控制开关管的导通和断开来调整电源电压和当前传输，从而实现功率因数的改善。
通过增大导通时间和缩小断开时间，PFC电路可以使当前正弦波与电压正弦波之间的相位差减小，功率因数得以提高。
需要注意的是，PFC电路的控制需要采用高精度的控制策略和合适的开关频率，以确保电压和电流的同步性，避免谐振变换器的过渡过程中出现过大的振荡和损耗。
此外，PFC电路还需要考虑开关管的选择和功耗，以实现高效、可靠和长寿命的运行。
总而言之，PFC电路利用谐振变换器的设计和控制，在输入电流与电压之间实现同步性，从而改善功率因数，提高电源的能效。
通过对电压和电流进行精确控制，PFC电路使电源对网络的污染减少，同时提高了能源的利用效率。
PFC电路原理介绍
PFC电路原理介绍PFC（功率因数校正）电路是一种用于改善电力系统负载的功率因数的电路。
在传统的非PFC电路中，负载设备会引发电网过载、能源浪费、电源质量下降等问题。
而PFC电路能够通过控制输入电流与电压间的相位差，有效提高系统的功率因数，减少电网负载，提高能源利用率。
PFC电路的原理主要包括三个环节：整流、滤波和控制。
首先，交流输入电压经过整流器被转换为直流信号。
在传统的整流器中，采用的是非线性的二极管整流方式，输出电压波形不平滑，含有大量的高次谐波，功率因数较低。
而在PFC电路中，采用的是有源功率因数校正电路，可以通过智能控制的方式使输入电流与输入电压间的相位差趋近于零，从而使得输出电压及电流波形接近正弦波。
接下来，滤波器对输出的直流信号进行滤波处理。
滤波器一般采用电感和电容的组合，可以使电流连续性增加，减少纹波，提高输出电压质量。
最后，控制部分通过实时监测和调整输入电流与输入电压之间的相位差，以实现功率因数校正。
这部分通常采用微控制器或DSP芯片来实现，通过调整电路的工作状态和控制信号，可以使得输出电流与输入电压的相位差小于等于10度，从而实现高功率因数的目标。
PFC电路的工作原理实际上是通过不断改变输入电流的幅值和相位来保持输出电流与输入电压同相，从而提高功率因数。
在正弦波电流的情况下，功率因数为1，即输入电流和输入电压的相位差为零。
然而，在实际应用中，负载的电流通常不是正弦波形，因此需要通过控制电路来实现功率因数的校正。
PFC电路有两种常见的实现方式：被动式PFC和主动式PFC。
被动式PFC电路主要利用电感元件和电容元件的特性，通过电感的储能和电容的放电来实现波形修正。
这种方式成本较低，但功率因数的校正能力受限。
主动式PFC电路则通过加入电子开关元件，如MOSFET管或IGBT管，根据输入电流和输入电压之间的相位关系，实时开关电子开关元件，来控制输入电流的波形，进而实现智能化的功率因数校正。
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引言
追求高品质的电力供需，一直是全球各国所想要达到的目标，然而，大量的兴建电厂，并非解决问题的唯一途径，一方面提高电力供给的能量，一方面提高电气产品的功率因数（Power factor）或效率，才能有效解决问题。
有很多电气产品，因其内部阻抗的特性，使得其功率因数非常低，为提高电气产品的功率因数，必须在电源输入端加装功率因数修正电路（Power factor correction circuit），但是加装电路势必增加制造成本，这些费用到最后一定会转嫁给消费者，因此厂商在节省成本的考量之下，通常会以低价为重而不愿意让客户多花这些环保金，大多数的消费者，也因为不了解功率因数修正电路的重要性，只以为兴建电厂才是解决电力不足问题的唯一方案，这是大多数发展中国家电力供应的一大问题所在。
功率因数的意义
电力公司经由输配电系统送至用户端的电力（市电）是电压100-110V/60Hz或200-240V/50Hz的交流电，而电气产品的负载阻抗有三种状况，包括电阻性、电容性、和电感性等，其中只有电阻性负载会消耗功率而产生光或热等能源转换，而容性或感性负载只会储存能量，并不会造成能量的消耗。
在纯阻性负载状况下，其电压和电流是同相位的，而在电容性负载下，电流的相位是超前电压的，在电感性负载下电压又是超前电流相位的。
这超前或滞后的相位角度直接影响了负载对能量的消耗和储存状况，因此定义了实功功率的计算公式：
Ｐ＝ＶＩＣｏｓθ
θ为V和I和夹角，Cosθ的值介于0-1之间，此值直接影响了电流对负载作实功的状况，称之为功率因数（Power Factor，简称PF）。
为了满足消费者的需要，电力公司必须提供S=VI的功率，而消费者实际上只使用了P的功率值，有一部分能量做了虚功，消耗在无功功率上。
PF值越大，则消耗的无功功率越小，电力公司需要提供的S值也越小，将可以少建很多电厂。
功率因数修正器的结构
功率因数修正器的主要作用是让电压与电流的相位相同且使负载近似于电阻性，因此在电路设计上有很多种方法。
其中依使用元件来分类，可分为被动式和主动式功因修正器两种。
被动式功因修正器在最好状况下PF值也只能达到70%，在严格的功因要求规范下并不适用。
若要在全电压范围内（90V~265Vac）且轻重载情况下都能达到80%以上PF值，则主动式功因修正器是必要的选择。
主动式功因修正器多为升压式电路结构（Boost Topology），
如图一所示，图二为电感作用波形，输入电压要求为90V~265Vac，在Vd点则为127V~375V直流电压，由升压电路把输出电压V o升到400V的直流，其工作过程如下：
1、 当Q 导通时，电感上的电压V L =V d ,此时V d 、L 、Q 形成回路，V d 对电感L 充电，回路如图一中虚线
所示，此时电感电流ζL 循着同一斜率上升，到Q 截止为止，工作周期（DT）结束。
2、 当Q 截止时，电感电压反相且加上V d 经由二极管D 对输出端开始放电，此时电容C 是成充电状态，且
R L 维持Vo 输出，其中Vo 之大小为输入电压Vd 加上电感电压（-V L ）的值（由于电感电压反相，-V L 反而是正值），其回路如图一中灰线所示，直到Q 再度导通为止（即（1-D）T 时间段结束）。
如想要图一中的升压型电路具有功率因数修正功能的话，则Q 的控制信号必须来自具有功因修正功能的IC （PFC IC），并要取电压回路和电流回路来做反馈控制，把这些信号回传到PFC IC 来控制Q 的导通与截止，进而达到电流波形整形的目的。
PFC IC 分为两种，一种是非连续电流模式功因修正器（DCM PFC），适用于较低功率需求的功因修正，欧洲的能源规范定为70W 以上的电源供应器必须加装PFC 电路，DCM PFC 一般使用在200W 以下，另外一种是连续电流模式功因修正器（CCM PFC），一般使用在200W 以上到数千W。
DCM PFC 的控制方式
无论CCM 或DCM 的PFC ，其电路结构都是升压电路，其中最大的区别在于控制模式，DCM PFC 一般使图三 峰值电流控制模式的DCM PFC
用峰对峰值电流控制模式（如图三所示）。
此种模式主要是当AC 输入后，经桥式整流而成的类似m 形的
电压波形，经R5、R6分压后，再er ）放大后的输出信号Vc 相乘，高压Vd 对
电感和一个经由误差放大器（Error Amplif 此举是为了给流经Rs 的峰值电流一个参考比较的电压Vm ，并且这个电压会随着输入和输出的电压大小而
作调整，其中输出电压经由电阻R3和R4分压后，
经由误差放大器负反馈至乘法器输入端，可使当负
载改变时，输出电压仍能保持稳定。
其中较需注意
的是，误差放大器在作闭环回路补偿时，其增益频
宽要比六分之一倍的市电频率还要低，以避免干扰
PFC 电路的主要功能，所以C1和C2的值通常都不
小，约为uF 级的电容。
当乘法器输出Vm 时，同
一时刻的电压波形仍是一个类似m 形的波形，只是
它是已被整理过的参考电压波形，进而输入比较器
的正输入端，而与比较器的负输入端Q 的S 极电流
的波形（即压降在Rs 上的电压波形Vs ）作比较，
来控制Q 的开与关，其波形如图四。
起初，当Q
导通时，输入的直流L 充电，使电感的电流ζL 上升（如图四中电
感电流波形的a 到b 点），此时Rs 上的电压Vs 也
上升，直到Vs=Vm 时（即b 点），由于此时比较器
图四DCM PFC 各点的动作波形
（Current 输入端，故RS 触发器（RS Flip-Flop ）的R 输入端为低电位，Comp ）的反相输入端电压高于正相而此时S 端为高电位，使触发器输出为高电位，使Qd 导通，而Vg 为低电位，Q 为截止的状态，电感上
电压V L 反相，加上输入电压Vd 使二极管D 导通，开始对输出R L 和C 5放电（图中的b 到c 点）
，此时负载R L 仍保持在高电位，而电容C 5则承受电感放电而呈充电状态，直到电感放电到ζL Q 输容来滤除电感电常用的控制模式是所谓的平均电流控制模式，其控制模式电路如图五所示。
图中的Vin 为直流电压而Ip 为六所示。
其中放电状态，故电感电流ζL 下降（b 到c 段）
，到c 点时，Vs 小于Vc，而复始，以电流放大器的电流波形和锯齿波相偶数段时，
Vc 和Vs 都是正斜率，值为0（c 点）为止。
当电感电流ζL 为0时，RS 触发器的S 端输入低电平，而R 端为高电位（因为Vm>Vs）
，此时触发器的出为低电位，使Qd 截止，Q 的V GS 为高电位，于是Q 导通，电感的电压V L 为正向，输入电压Vd 供应电流流过电感L 和Q，对电感L 充电，故流经电感L 的电流又继续上升，直到三角波电压Vs 又碰到m 形波Vm 为止（c 到d 段），如此反复，电路以此种峰值电流控制模式的方法来得到ζL 电流波形。
ζL 的波形是由许多大小三角波所组成，它毕竟不是正弦波，故电路中必须加装一个C3电流中的高频成分，而使输入弦波电流ζ为完整的基本弦波成分，其大小为电感电流ζL 的平均值。
基本上的ζL 峰值大概为电流ζ峰值的2倍，这可作为选择Q 的耐电流量参考。
CCM PFC 的控制方式
对于CCM 的PFC 而言，图五 平均电流控制模式的升压型电路
直流电流。
其各点的电压及电流波形如图Q 的栅极受控于PWM 比较器的Vs 电压和
Vc 电压的比较结果，当Vs 大于Vc 时，比较
器输出为低电位，而Vs 小于Vc 时，比较器
输出为高电位，因此电路刚开始运作时，Vs
小于Vc，此时比较器输出高电位，Q 导通，
如图五中Vin 循着虚线路径向电感L 充电，
故电感电流ζL 上升（a 到b 段）
，到b 点时，由于Vs 大于Vc 时，比较器输出由高电位变
成低电位，Q 截止，Vin 电压加于电感L 的反
向电压经二极管D 向电容C 充电，并供应电
压给负载（如图中灰色路线），此时电感L 为图六 平均电流控制模式升压型电路之各点波形
此时比较器又输出高电位，使Q 再度导通，如此周互比较而产生Q 的驱动波形，达到以平均电流来控制负载电压的目的。
注意图六中的波形，在ab 段或cd 段等单数时间段时，Vc 电压的波形在要和Vs 交错前必定是负斜率，
此时Vs 为正斜率，并且必定要交错，否则无法控制，而在bc 段或de
段等
可是Vc的斜率必定要比Vs小，否则无法交错，也无法控制，因此在设计控制电路时，必需要注意到这些控制的重点来安排周边元件参数，否则不是电路无法动作，就是电路失控而损坏。