开关电源功率因数校正原理(好用)
开关电源的工作原理
开关电源的工作原理开关电源是一种将输入电压转换为稳定输出电压的电子设备，它在现代电子设备中得到了广泛的应用。
其工作原理主要包括输入电压的整流滤波、功率因数校正、直流-直流变换和输出电压稳压等几个方面。
首先，输入电压的整流滤波是开关电源工作原理的第一步。
当交流输入电压进入开关电源时，首先经过整流桥进行整流，将交流电转换为直流电。
然后通过滤波电容对直流电进行滤波处理，消除电压波动，使得输出电压更加稳定。
其次，功率因数校正是开关电源工作原理的重要环节。
由于电网中的电压和电流波形是正弦波，而开关电源需要直流电进行工作，因此需要对输入电压进行功率因数校正。
功率因数校正可以有效地提高电网利用率，减小对电网的污染，保护环境。
接着，直流-直流变换是开关电源工作原理的核心部分。
在整流滤波和功率因数校正之后，交流电已经转换为直流电，但是直流电的电压大小并不稳定，需要通过直流-直流变换进行调整。
开关电源通过开关管的开关控制，将输入电压转换为高频脉冲信号，然后通过变压器和整流电路将其转换为稳定的直流电。
最后，输出电压稳压是开关电源工作原理的最后一步。
在经过整流滤波、功率因数校正和直流-直流变换之后，输出电压依然可能存在一定的波动，因此需要进行输出电压稳压处理。
开关电源通过反馈控制电路对输出电压进行监测，一旦发现电压波动，就会通过控制开关管的开关频率和占空比来实现输出电压的稳定。
总的来说，开关电源的工作原理是一个复杂的过程，它通过整流滤波、功率因数校正、直流-直流变换和输出电压稳压等环节，将输入电压转换为稳定的输出电压，为现代电子设备的正常运行提供了可靠的电源支持。
功率因数校正
功率因数校正摘要：提高功率因数是开关电源一个重要指标，由UC3854构成的控制电路有电路简单、成本低、功率密度高，在中小功率场合得到了广泛应用。
关键词：功率因数乘法器UC3854引言国际标准IEC555――2中关于谐波限制标准和电磁兼容（EMC 法规对传统采用的桥式整流和大电容量滤波电路从工频市电变换为直流电源的方法提出了限制。
这是因为该交流/直流变换方式不仅输出电压极不稳定，效率很低，负载功率被限制在2KW以下，而且更主要的是会导制交流输入电流波形出现严重畸变，功率因数在0.7以下。
随着绿色电子产品的发展，近年来功率因数校正(PFC)技术获得了广泛的应用。
象开关电源、电子镇流器和变频调速器等产品，采用PFC技术日益成为强制性的要求。
第一章有源功率因数校正技术1.1：有源功率因数校正电路组成有源功率因数校正APFC是抑制电流谐波，提高功率因数最有效的方法，其原理框图如图1所示。
交流输入电压经全波整流后，再经DC/DC变换，通过相应的控制使输入电流的平均值自动跟随全波整流电压基准，同时保持输出电压稳定。
APFC电路有两个反馈控制环：输入电流环使DC/DC变压器的输入电流与全波整流电压波形相同，输出电压环使DC/DC变换器的输出电压稳定。
1.2: 主电路的拓扑结构APFC的主电路拓扑结构采用DC/DC开关变换器。
其中升压式(BOOST)变换器由于电感连续、储能电感也作滤波器抑制RFI和EMI噪声、电流波形失真小、输出功率大及共源极使驱动电路简单等优点，常常作为主电路的拓扑形式。
第二章1800W 100KH PFC 电路设计(原理图见附图)2.1: 性能指标输入：AC220V±15% 50±2HZ输出功率：POUT=1800W输出电压：V OUT=400V开关频率：F S=100KH。
2．2: 主电路的设计1．电感的设计电感在PFC电路设计中相当重要，它决定了输入电流中高频纹波电流的多少。
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。
功率校正pfc原理说明
有源功率因数校正（APFC）原理说明APFC 基本电路就是一种开关电源，但它与传统的开关电源的区别在于：DC/DC 变换之前没有滤波电容，电压是全波整流器输出的半波正弦脉动电压，这个正弦半波脉动直流电压和整流器的输出电流与输出的负载电压都受到实时的检测与监控，其控制的结果是达到全波整流器输入功率因数近似为 1 。
本次设计采用boost升压式电路，并采用平均电流控制法（CCM），基于功率因数校正芯片UC3854设计的。
主电路由二极管桥式整流电路与Boost升压型DC-DC变换器组成，控制电路主要由UC3854芯片组成，包括基准电压Ur、电压误差放大器V A、电路误差放大器CA、乘法器M、脉宽调制器PWM及驱动器。
具体工作过程为：输入电压Uo与基准电压Ur比较后，误差信号经过误差发达器放大后送入乘法器，与全波整流电压取样信号共同送到乘法器输入端，相乘后形成基波电流信号输出，基波电流信号与电流反馈信号经电流误差放大器CA相比较后输出信号，再与锯齿波信号相比较后形成PWM信号驱动功率开关管VT工作。
由于全波整流电压信号Udc为双半波正弦信号，稳定时电压误差放大器输出信号恒定，所以乘法器输出的基准电流信号波形和二极管桥式整流输出电压信号一致，也是双半波正弦信号，与高频的锯齿波信号比较后形成高频的PWM信号驱动开关管VT,可以迫使电感电流信号即输入电流信号在每个周期内按正弦规律变化，且与电路输入电压信号同相位，从而使输入电流跟踪输入电压，尽可能消除电流与电压的相位差，从而实现功率校正，提高功率因数，使功率因数近似为1。
采用boost升压式电路，并采用平均电流控制法（CCM）的原因:Boost 升压型变换器具有电感电流连续、储能电感能抑制RFI 和E．MI 噪声、流波形失真小、输出功率大及驱动电路简单等优点，因此常被用来作为有源功率因数正主电路拓扑。
平均电流控制法（CCM）：CCM 采用乘法器方法来实现APFC，其电路相对复杂，但工作频率固定，电感电流连续，开关管电流有效值小、EMI 滤波器体积小、输入电流波形失真小。
功率因数校正
功率因数校正(PFC)的几点知识1、什么是功率因数校正(PFC)?功率因数指的是有效功率与总耗电量(视在功率)之间的关系，也就是有效功率除以总耗电量(视在功率)的比值。
基本上功率因数可以衡量电力被有效利用的程度，当功率因数值越大，代表其电力利用率越高。
开关电源供应器上的功率因数校正器的运作原理是去控制调整交流电电流输入的时间与波型，使其与直流电电压波型尽可能一致，让功率因数趋近于。
这对于电力需求量大到某一个水准的电子设备而言是很重要的, 否则电力设备系统消耗的电力可能超出其规格，极可能干扰铜系统的其它电子设备。
一般状况下, 电子设备没有功率因数校正(Power Factor Correction, PFC)时其PF值约只有0.5。
PFC的英文全称为“Power Factor Correction”，意思是“功率因数校正”，功率因数指的是有效功率与总耗电量(视在功率)之间的关系，也就是有效功率除以总耗电量(视在功率)的比值。
基本上功率因素可以衡量电力被有效利用的程度，当功率因素值越大，代表其电力利用率越高。
计算机开关电源是一种电容输入型电路，其电流和电压之间的相位差会造成交换功率的损失，此时便需要PFC电路提高功率因数。
目前的PFC有两种，一种为被动式PFC （也称无源PFC）和主动式PFC（也称有源式PFC）。
PFC打个形象的比方：一个啤酒杯的容积是一定的，就好比是视在功率，可是你倒啤酒的时候很猛，就多了不少的泡沫，这就是无功功率，杯底的啤酒其实很少，这些就是有功功率。
这时候酒杯的利用率就很低，相当于电源的功率因数就很小。
PFC的加入就是要减少输入侧的无功功率，提高电网的利用率，对于普通的工业用电来讲是把电流的相位与电压的相位调整到一块了，对于开关电源来讲是把严重畸变了的交流侧输入电流变成正弦，另外还有降低低次谐波的功能，因为输入的电流是正弦了。
2、为什么我们需要PFC?功率因素校正的好处包含:1. 节省电费2. 增加电力系统容量3. 稳定电流低功率因数即代表低的电力效能，越低的功率因数值代表越高比例的电力在配送网络中耗损，若较低的功率因数没有被校正提升，电力公司除了有效功率外，还要提供与工作非相关的虚功，这导致需要更大的发电机、转换机、输送工具、缆线及额外的配送系统等事实上可被省略的设施，以弥补损耗的不足。
大屏幕彩电开关电源的高频有源功率因数校正-技术方案
大屏幕彩电开关电源的高频有源功率因数校正-技术方案摘要：讨论了功率因数问题及其校正的基本原理；分析了大屏幕彩电开关电源的功率因数；给出了校正电路的设计方案及试验结果。
1 前言提高功率因数（PF）是用电设备节能的一个重要因数。
随着电力电子技术的发展，高频有源功率因数校正（PFC）技术已越来越广泛地应用于各种电源。
大屏幕彩电开关电源的功率在200~ 300W 之间，原有彩电的开关电源均采用普通整流加滤波电路，其谐波电流成分大，功率因数值λ低，一般为0. 65~ 0. 85。
为了提高大屏幕彩电的节电性能，在设计中我们采用了高频有源PFC 技术，提高了PF 特性。
2 PF 问题及其校正的基本原理2. 1 PF 的概念用电设备的λ指交流输入有功功率P 和输入视在功率S的比值，即：可见，λ还可定义为失真因数与移相因数的乘积。
对开关电源来说，cos φ一般接近于1,即相移不大，而谐波电流严重，失真因数小。
2. 2 PF 低的危害性用电设备的PF 低，易造成以下危害：①谐波电流严重污染电网，而干扰其它用电设备；②输入电流有效值大，需增加电路和保护器件的规格；③供电容量增加，加大了前级设备（如变压器等）的定额；④大大增加了中线负荷，降低了安全性能。
2. 3 高频有源PFC的基本原理高频有源PFC 是根据电网的电压、电流及负载的变化产生PWM 信号，控制高频电子开关导通的，可起调节电感L 的作用。
改善电流波形，利用乘法器控制PWM 信号，可使电网的输入电流基本为正弦波，使λ接近于1（即大于0. 99）。
图1 示出PFC 的原理框图。
图1 高频有源PFC 电路框图3 大屏幕彩电开关电源的PF分析现有的大屏幕彩电内用开关电源一般采用全桥不可控整流电路直接加电解电容滤波电路。
图2 示出该电路形式。
R2 用以限制合闸电流，当输入滤波电解电容充满电后，K 闭合，R2 断接，电路的交流输入电压、电流波形见图3。
由图3 可见，只有当网侧电压幅值高于电解电容电压时，电流才从电网中抽出，因而电流谐波成分很大。
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
开关电源技术应用与维修[杨亚平][电子教案和教学指南]第7章.
![开关电源技术应用与维修[杨亚平][电子教案和教学指南]第7章.](https://img.taocdn.com/s3/m/44aaa27f804d2b160b4ec0a7.png)
第7章 功率因数校正电路的应用与维修
(4) 启动电路 启动电路的元件包括R3和C3。升压电感Lp在输入脉动
电压的作用下，在二次绕组中感应出电流Is。升压变换电
路的二次绕组 Ns 的两端电压为 15V ，此电压通过二极管 VD5和电容C3整流滤波后，向IC1的8脚提供12V的直流电
压。二次侧脉动电压通过R5向IC1提供3mA的控制电流。
2
3
IINVDET
误差放大器反相输入
乘法器输入
10
11
VCC
CS
IC电源电压
软启动
4
5 6 7 8
OVP
VFB VINGND OUT
过电压保护输入
电压误差放大器输出 误差放大器反相输入 地 输出
12
13 14 15 16
ON/OFF 输出开/关控制输入
REF SYNC CT IDET 参考电压 振荡器同步输入 振荡器定时电容和电阻， 电流误差放大器同相输入
R5的阻值为22kΩ, VD5选用快速恢复二极管1N4148。R4是 限流电阻，其阻值不能太大，否则会引起损耗，使供给
IC1 的电 流不 足 。启动 电 阻 R3 应 保 证在最 低 输入电 压
VIN(min)下，为IC1 提供足够大的启动电流。
第7章 功率因数校正电路的应用与维修
(5) 输入、输出电路 C1是PFC电路的输入电容，它的作用是滤除高次谐波， C1选用0.47μF/630 V的薄膜电容；电容C6是PFC电路的输 出滤波电容，用于滤除脉动交流成分，使输出电压平滑。 C6选用47μF/450 V的电解电容。 整流二极管VD1～VD4的选用要注意两个问题，第一 是二极管的最大电流问题。流入每只二极管的电流为正 弦波，选用二极管时，应使其额定电流大于平均工作电 流的3倍，即IF＞3IAVE。第二，二极管的最高反向工作电 压 VRM是二极管工作电压峰值的 2倍，即VRM ＞2VIN(max)。 VD1～VD4可选用1000V/1 A的硅整流二极管1 N4007。
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因为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.
图9 不连续导通模式(DCM)
6、开关稳压电源部分:(PWM开关电源)
该开关稳压电源(PWM)是整个具有PFC功能开关电源的一部分,其工作原 理及稳压性能和普通的电视机开关稳压电源一样,所不同的是普通开关稳压 电源供电是由交流220V整流供电,而此开关电源供电是由B+PFC供电(B+PFC选 取的是+380V)。
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).
图8 连续导通模式(CCM)
（2）不连续导通模式(DCM)：
斩波开关管的工作频率随被斩波电压的大小变化,每一个开关周期内 “开”、“关”的时间相等,如图9所示.T1和T2时间不同,也反映随着电压幅 度的变化其斩波频率也相应变化.被斩波电压为“零”时,开关停止(振荡停 止),所以称为不连续导通模式(DCM),即有输入电压斩波管工作,无输入电压 斩波管不工作.它一般应用在250以下的小功率设备上,例如:海信TLM3277液 晶电视接收机开关电源的PFC部分即工作在DCM模式
图1 在具有感性负载中供电线路中电压和电流的波形
常规开关电源功率因数低是由于开关电源都是在整流后,用一个大容量的 滤波电容使输出电压平滑,因此负载特性呈现容性.这就造成了交流220V在整流 后,由于滤波电容的充、放电作用,在其两端的直流电压上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.
在正半个周期内(180º),整流二极管的导通角大大小于180º,甚至只有 30º～70º.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)。
目前应用的具有功率因数校正开关电源中,PFC开关电源部分和PWM开关 电源部分的激励部分均由一:海信 TPW4211等离子电视的ML4824及TLM3277液晶电视的SMA-E1017等),其基本框 图如图10(等离子三星V2屏PFC开关电源基本框图)和图11(海信液晶TLM3277 电视开关电源基本框图)所示。
PFC电路就是利用这个方法,但是加入了一个电路,使的来自交流电源的电 流是一个正弦波并与交流电压同相位.此时误差电压信号的调变是由整流后的 交流电压和输出电压的变化来控制的,最后误差电压信号反馈至PWM控制器.也 就是说,当交流电压高时,PFC电路就从交流电源吸取较多的功率;反之,若交流 电压较低,则吸收较少的功率,这样就可以抑制交流电流谐波的产生.
图10 等离子三星V2屏PFC开关电源基本框图(CCM)
图11 海信液晶TLM3277电视开关电源基本框图
谢谢大家！
图5 无源PFC电路
此种方式还不能称为真正的无源PFC电路,只是一种简单的补偿措施, 可以应用在前期设计的无PFC功能的设备上,简单的增加一个合适的电感 (适当选取L和C的值),从而达到具有抑制电流瞬时突变的目的.但是这种简 单的低成本的补救方法,输出纹波较大,滤波电容两端的直流电压也较低, 电流畸变的校正及功率因数补偿的能力都很差,而且L的绕制及铁芯的质量 控制不好,会对图像及伴音产生严重的干扰,只能是对于前期无PFC设备使 之能进入市场的临时措施。
图3 正常供电电压波形和接入容性负载后电压波形畸变
二、怎样进行功率因数校正：
1、功率因数校正:(PFC)
我们目前使用的电视机,由于采用了高效的开关电源,而开关电源内部电源
输入部分,无一例外的采用了二极管全波整流及滤波电路,如图4A所示,其电压
和电流波形如图4B所示。
Ａ
Ｂ
图4 全桥整流滤波电路及电压和电流波形图
黑色实线为电压波形
红色虚线为电流包络波形
图7 斩波器输出的电压和电流波形图
（3）从外供电总的看,该用电系统做到了交流电压和交流电流同相,并且电压 波形和电流波形均符合正弦波形,既解决了功率因数补偿问题,也解决了电磁 兼容(EMC)和电磁干扰(EMI)问题。
该高频“交流”电再经过整流二极管整流,并经过滤波变成直流电压(电 源)向后级的PWM开关电源供电,该直流电压在某些资料上把它称为B+PFC(海信 等离子TPW4211即是如此).斩波器输出的B+PFC电压一般高于原220V交流整流 滤波后的+300V,其原因是选用高电压、电感的线径小、线路压降小、滤波电 容容量小、滤波效果好,对后级PWM开关管要求低等等诸多好处。
开关电源功率因数校正原理
（ＰＦＣ）
培训用
一、什么是功率因数补偿，什么是功率因数校正：
功率因数的定义为有功功率与视在功率的比值． 功率因素补偿:这项技术主要是针对因具有感性负载的交流用电器具的 电压和电流不同相(图1)而引起的供电效率低下,提出的改进方法(由于感性 负载的电流滞后所加电压,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性质相反的电 抗元件.用以调整该用电器具的电压、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).用电容器并联在感性负载的 两端,利用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,使总的特性接近于阻性,从而改善效率低下的方法叫做功率因数补偿(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)。
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。
为了抑制电流波形的畸变及提高功率因数,现代的功率较大(大于85W)具 有开关电源(容性负载)的用电器具,必须采用PFC措施,PFC分为有源PFC和无 源PFC两种方式。
2、无源PFC电路：
不使用晶体管等有源器件组成的校正电路,一般由二极管、电阻、电容和 电感等无源器件组成。
这种电路主要是在整流桥堆和滤波电容之间加一只电感(适当选取电感 量),利用电感上电流不能突变的特性来平滑电容充电强脉冲的波动,改善供 电线路电流波形的畸变,并且利用电感上电压超前电流的特性也补偿滤波电 容电流超前电压的特性,使功率因数、电磁兼容和电磁干扰得以改善,如图5 所示.
（3）临界导通模式(CRM)或过渡模式(TCM)：
工作介于CCM和DCM之间,工作更接近DCM模式.在上一个导通周期结束后, 下一个导通周期之前,电感电流将衰减为零,而且频率随着线路电压和负载的 变化而变化。 优点:廉价芯片、便于设计,没有开关的导通损耗,升压二极管的选择并非决 定性的； 缺点:由于频率变化,存在潜在的EMI问题,需要一个设计精确的输入滤波器。
如果在整流滤波后不加滤波电路,仅为足性负载时,输入电流即为正弦波. 并且与电源电压同相位,功率因数为1.因此,功率因数校正电路的基本思想就 是将整流电路与滤波电容隔开,使整流电路由电容性负载变成电阻性负载.
功率因数校正电路其实就是一个AC/DC变换器.它是利用脉冲波宽度调变 (PWM)技术来调整输入功率的大小,以供应适当的负载所需的功率.脉冲波宽度 调变器控制切换开关将直流输入电压变换成一串电压脉冲波,随后利用变压器 和快速二极管将其转换成平滑的直流电压输出.这个输出电压随即与一个参考 电压进行比较,所产生的电压差反馈至PWM控制器.这个误差电压信号用来改变 脉冲波宽度的大小.如果输出电压过高,脉冲波电压会减小,进而使输出电压降 低,使输出电压恢复至正常输出值.
3、有源PFC电路的原理：
有源PFC电路则有很好的效果,基本上可以完全消除电流波形的畸变, 而且电压和电流的相位可以控制保持一致,它基本上完全解决了功率因数、 电磁兼容、电磁干扰的问题,但是电路非常的复杂.其基本思路是在220V整 流桥堆后去掉滤波电容(以消除因电容充电造成的电流波形畸变及相位变 化),由一个“斩波”电路把脉动的直流变成高频(约100KHz)交流经过整流 滤波后,其直流电压再向常规的PWM开关稳压电源供电,其过程是 AC→DC→AC→DC。
有源PFC电路的基本原理是在开关电源的整流电路和滤波电容之间增加 一个DC－DC的斩波电路,如图6所示(斩波电路等于附加一个开关电源).
图6 有源PFC电路
对于供电线路来说,该整流电路输出没有直接接滤波电容,所以其对于供电线 路来说呈现的是纯阻性的负载,其电压和电流波形同相、相位相同.斩波电路 的工作也类似于一个开关电源,所以说有源PFC开关电源就是一个双开关电源 的开关电源电路,它是由斩波器(我们以后称它为:“PFC开关电源”)和稳压 开关电源(我们以后称它为“PWM开关电源”)组成的.