有源功率因数校正电路工作原理分析
第9章功率因数校正技术
Ts=T1/N
• 开关电流的周期平均值为
iSA D L i1 D iL
•
开关电流的周期有效值为
iSR D iL1D iL
25
• 而开关电流在输入电压周期内的有效值为
ISR
1 T1
T1 0
iS2dt
1 T1
N1 k 0
TS 0
iS2dt
1 N1 T1 k0 D k TS
I12 sin2 1t
电路控制所需的电压控制、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）
27
• 该芯片的内部结构及构成的典型电路如图9-7 。
VD1 VD3 VD5 +
A
LA
LB
B
LC
C
VD7
S
C
VD2 VD4 VD6
图（9-8）
31
• 该电路是工作在电流不连续模式时的升压型斩 波电路。
• PFC电路中D和D′都是时变量，因此用D(t)和
D′(t)表示DtU Uo i si n1tKco1st
K=ω1LIi/Ui
• 通常K很小，DKt≈0UU.0oi s1in，1t 因此，忽略式中第2项
24
• 开关电流的表达式
is Iisin 1t
0
t ksT ,ksT DsT t ksT Ds,T k1Ts
• 将i(t)分解为傅里叶级数，即
itInsinntn n1
T1 :电网电压的周期
i1 t I1si 1 n t 1 :基波成分 3
有源功率因数校正电路的研究
功 率 因 数 （ 是 指 交 流 输 入 有 功 功 率 （ ） 输 入 视 在 功 率 成 。其 工作 原理 简述如 下 ： Ｐ与 路 输入 端 Ｙ检 测 全波 整流 正 弦波 电压 值 ， 另一 路 ｘ是 输 出 （） 比值 ， Ｓ的 即： 电压 ＶＯ／ 与基 准 电压 Ｖｒｆ 间 的误 差 （ 过 电压 、 差 放 大器 Ｈ ｅ之 经 误 Ｐ — Ｕｄｔｏ ￣一 ！ ｃ ｓｏ ＿ｃ ，ｏ （） １
可 能影 响负载 的正 常工作 甚至 损坏用 电设备 ，许多 国家 都 已制 定 了限制谐波 的 国家标 准 。本 文 即讨论 了功 率因数 校 正方 案 ，讲述 Ｕ ３５ Ｃ ８ ４的 内部 结构 及其 工作 原 理 。 并在 此 基础 上 分析 了 Ｕ ３ ５ Ｃ ８４ 集成 电路 的典型应 用 电路 。 １ 功 率 因 数 校 正 及 控 制 方 法
原理 ， Ｕ ８ ４集 成 电路 的典 型 应 用 电路 作 了分 析 ， 过 实 验 证 明 了 其 可 行性 和 优 越 性 。 对 Ｃ３ ５ 通
关键 词 ： 功率 因数 ； 源 功 率 因 数 校 正 ； Ｃ３５ 有 Ｕ ８４
随着 电力 电子 技术 的飞速 发展 和计 算机 、 讯及 Ｉ 网络 的广 通 Ｔ 泛应 用 ， 大量 电力 电子装 置投 入 电网 。 电力 电子 装置 中的相 控整 流 和 不可控 二极 管整 流使输 入 电流波 形发 生严 重畸变 ， 脉冲状 。 呈 电
ｌ 很 容易 实现接 近 于 １的功率 因数 。 ％，
ｖ Ａ Ｍ ｌｈ １ Ａ ＰＫ
式 中 ， 表 示 输入 电压基 波有 效值 ：。 ， 表示 输 入 电流基 波 有 效值 ；
， 舢表 示 输 入 电流有 效值 ；
有源功率因数校正浅析
誊 ＿ 嚣 。 号 曩 锨
图八 Ａ Ｆ 电路 中输 入 电流或 电感 电流 的示意 ＰＣ
数 因
校
正
浅 析
流的 力 增加。 增， Ⅱ 而
… 一
从图 可以 八中 看出， 输入电 或电 流 一 流 感电 是
＼ Ｓ２ 串连续的直线上升 、 直线下降的三角波 ， 只要三角波
较小 ， 于进行 Ｅ Ｉ 易 Ｎ 滤波 ；
图八是电感电流或输入电流在 Ａ Ｆ Ｐ Ｃ控制器控
制下 ， 电流变化 的波形 。
④输入 电感 Ｌ能抑制快速的电路瞬变 ， 提高了
电路的工作可靠性 ；
ｎ１
一
⑤输出直流电压高于输入直流电压； ⑥在整个输入电压范围内能保持很高的功率因
２ 有 源功率 因数校正 （ ＰＦ 原 理 Ａ Ｃ）
ｌ
， ”
。 ｌ
１ ／ 咔 ｕ ‘ 为 输 人 日 八 电
流基波有效值 ， 为电网电流有效值 ， Ｉ Ｒ
＋‘ｌ ， 『 Ｉ＋‘ ２ ｌ＾ ＋＿ ．
其 中 ＩＩ， Ｉ为输 入 电流各 次谐 波 有效 值 ， 为 输 。 …， ， Ｕ。 入 电压基 波有 效 值 ，为输入 电流 的波 形 畸变 因 数 ， ｒ Ｃ￥１ ０￣为基 波 电压 与基 波电流 的位移 因数 ） 可见 ，Ｆ ｐ 。 Ｐ
减 少它 的失真 。
图一电路 中， 由于 ｃ的存在 ， 只有当输入 电压 高于 ｃ两端电压时， 整流器 中才有电流流过。一般 ｃ的容量很大 ，致使 整流二极管 的导通 角远小 于 １０ 即输入电流的导通时间很短 ， ８ 。， 导致电路 的功 率因数约为 Ｏ ～０ 。 ． ． ６ ７ 图四是一种典型无源 Ｐ Ｃ电路。 Ｆ 当输入 电压高 于 Ｃ 和 Ｃ 两端的电压时 ， １ ２ 两个 电容器处于串联充 电状态。当输入电压低于 ｃ１ Ｃ 两端 的电压时 ， 和 ２ 两个 电容处于并联放电状态。这样就增加了二极管
有源功率因数校正电路设计
有源功率因数校正电路设计
有源功率因数校正电路是一种电路设计方案，用于调整电路功率因数，提高功率因数的数值。
传统的电路设备通常具有低功率因数，这会导致能
源浪费和电网负载过大。
有源功率因数校正电路的设计目的是使电路的功
率因数尽可能接近1，提高能源利用率和电力系统的稳定性。
直流母线电压检测模块用于检测直流母线的电压，并将其转化为电压
信号输出。
交流输入电压检测模块用于检测交流输入电压，并将其转化为
电压信号输出。
这两个模块的信号将作为输入信号输入到控制逻辑与驱动
模块。
这些输入信号将被控制逻辑模块分析处理，用于控制整流器和直流
-交流逆变器模块。
整流器模块的作用是将交流电转化为平滑的直流电，在此过程中，由
于非线性元件的存在，电流波形可能会出现畸变。
因此，需要使用滤波电
路对电流进行滤波，消除谐波，并将输出电流的波形调整为与输入电压同
频率的正弦波。
直流-交流逆变器模块的作用是将直流电转化为交流电，并将其输出。
为了使逆变器的工作更加稳定，需要使用滤波电路对输出电流进行滤波，
消除谐波，并将波形调整为与输入电压同频率的正弦波。
功率放大器输出滤波模块的作用是对功率放大器输出的电流波形进行
滤波，使其更加接近理想的正弦波，并消除谐波。
总的来说，设计有源功率因数校正电路需要综合运用电路和控制理论
的知识。
通过合理设计各个模块之间的关系和参数，可以实现对电路功率
因数的校正和调整，提高电路的能源利用率和稳定性。
有源功率因数校正电路设计
有源功率因数校正电路设计
首先，根据实际的电流和电压信号，使用运算放大器将信号放大到合
适的电压范围。
然后通过滤波电路对信号进行滤波，去除高频噪声。
接下来，将滤波后的信号输入到比较器中进行相位比较。
根据相位差
的方向和大小，通过控制电路的输出信号来调整功率因数。
在实际设计中，还需要考虑一些因素，以确保电路的稳定性和可靠性。
首先，选择合适的电流和电压采样电阻，以确保采样信号的准确性和稳定性。
其次，根据负载的特性和要求，选择合适的比较器和控制电路，以实
现所需的功率因数校正。
此外，还需要考虑电路的温度特性和工作环境的影响。
因为温度对电
阻和其他电子元件的性能有很大影响，所以在设计过程中需要采取适当的
温度补偿措施。
此外，还需要考虑电路的成本和功耗。
根据实际需求，选择合适的元
件和电路结构，以降低成本和功耗。
总之，有源功率因数校正电路的设计需要综合考虑电路的原理和性能
要求，以及实际应用的需求和经济因素。
只有在充分理解电路原理的基础上，才能设计出稳定可靠、性能优良的有源功率因数校正电路。
电子电路中的功率因数校正方法
电子电路中的功率因数校正方法在电力系统中，功率因数是衡量负载的有效功率与视在功率之比的指标，它的大小直接影响到电路的效率和能耗。
功率因数过低不仅会造成能源的浪费，还会导致电网负荷过大，甚至影响到电力设备的正常运行。
因此，为了提高电子电路的效率和减少能源浪费，我们需要采取合适的功率因数校正方法。
一、有源功率因数校正方法有源功率因数校正是通过引入功率因数校正装置来改善功率因数的方法。
这种方法主要利用电容器、电感器等能够主动吸收或释放无功功率的器件，在电路中实现无功功率的补偿，从而提高功率因数。
电容器校正法是一种常见的有源功率因数校正方法。
通过并联连接电容器，可以补偿电路中的无功功率，并提高功率因数。
电容器校正法具有动态响应快、控制简单、成本较低等优势，广泛应用于各种电子设备和家居电器中。
二、无源功率因数校正方法无源功率因数校正是通过改变电路的拓扑结构和元器件的参数来实现功率因数的校正。
这种方法通常不需要外部能量源，适用于一些不便于引入有源装置的场合。
改变电路拓扑结构是一种常见的无源功率因数校正方法。
通过重新设计电路的连接方式，可以改变电路的功率因数。
比如，将并联电容器改为串联电容器，或者将串联电感器改为并联电感器，都可以改善功率因数。
改变元器件参数也是一种常用的无源功率因数校正方法。
比如，通过改变电容器的容值或电感器的感值，可以调整电路的无功功率，从而改善功率因数。
这种方法需要根据实际电路的负载情况和功率因数要求进行参数匹配，以达到最佳校正效果。
三、主动功率因数校正方法主动功率因数校正是一种较为高级的功率因数校正方法，它通过监测电路的功率因数，再由控制器控制相关装置实现校正。
这种方法具有较强的自动化和智能化特点，能够实时监测和调整功率因数，保持电路的最佳工作状态。
主动功率因数校正方法通常采用微处理器或数字信号处理器作为控制器，并配合电容器、电感器等装置进行校正。
控制器根据电路的负载变化和功率因数需求，计算出所需的校正量，并控制装置的工作状态和参数，实现功率因数的校正。
500W功率因数校正电路设计
500W功率因数校正电路设计1功率因数的定义功率因数（PF）是指交流输入有功功率（P）与输入视在功率（S）的比值。
其可以用公式（1）表示。
（1）式中，I1表示交流输入市电的基波电流有效值；Irms表示交流输入市电电流的有效值；γ=I1/Irms，表示交流输入市电电流的波形失真系数；cosφ表示交流输入市电的基波电压和基波电流的相移因数。
所以功率因数可以定义为交流输入市电电流的波形失真系数（g）与相移因数（cosφ）的乘积，即功率因数PF主要由两个因素决定：一是交流输入市电的基波电流与基波电压的相位差φ；另一个是交流输入市电电流的波形失真因数γ。
而传统的功率因数概念是在电阻为线性负载，并假定输入电流无谐波电流（即I1=Irms或交流输入市电电流的波形失真系数g=1）的条件下得到的，这样功率因数的定义就变成了PF=cosφ。
交流输入市电的cosφ低，表示用电电器设备的无功功率大，供电设备的利用率低，供电设备的导线、变压器绕组损耗大，降低了供电线路的使用效率。
电流波形失真系数g值低，则表示输入电流的谐波分量大而基波电流的幅度小，将造成输入电流的波形畸变，对电网造成污染，严重时还会造成用电电器设备的损坏。
由于常规整流装置使用非线性器件（例如，整流二极管或可控硅），整流器件的导通角小于180o，从而产生大量的谐波电流成分。
而谐波电流成分不做功，只有基波电流成分做功，所以相移因数cosφ和电流波形失真系数（γ）相比，γ对供电线路的功率因数影响更大。
2 谐波电流对电网的危害由于常规整流装置（如二极管或可控硅等整流器件）的使用，使交流输入电流波形中含有大量的谐波电流成分，大量的谐波电流倒流入电网（称为谐波幅射：Harmonic Emission）会对电网造成“污染”，产生以下不利影响。
pfc功率因数校正原理
pfc功率因数校正原理嗨，朋友！今天咱们来唠唠这个PFC功率因数校正的原理，可有趣着呢！你知道吗？在我们的用电世界里啊，功率因数可是个挺重要的角色。
就好比一场大合唱，每个歌手（电器设备）都得配合好，这样整体的效果（电力系统的效率）才会好。
要是功率因数低，那就像是合唱里有人跑调，整个电力系统就会变得乱糟糟的。
那功率因数到底是啥呢？简单来说，功率因数就是有功功率和视在功率的比值。
有功功率呢，就是真正用来干活的功率，就像你跑步的时候，真正让你前进的那股力量。
视在功率呢，就像是你看起来付出的所有力量，这里面还包含了一些“虚”的部分，就像你跑步的时候，可能有一些多余的动作，看起来费了力，但并没有让你跑得更快。
很多电器设备啊，尤其是那些非线性负载，像电脑电源、节能灯之类的，它们就像是调皮的小捣蛋鬼。
这些设备在工作的时候，会让电流变得歪歪扭扭的，不按照正常的节奏来。
正常情况下，电压和电流应该是同步的，就像两个人手拉手，整整齐齐地往前走。
可是这些非线性负载一捣乱，电流就开始滞后或者超前电压了，这就导致功率因数变低啦。
这时候呢，PFC功率因数校正就闪亮登场啦。
PFC就像是一个超级严格的指挥家，它的任务就是把那些调皮的电流给纠正过来。
PFC有两种主要的类型，一种是无源PFC，另一种是有源PFC。
无源PFC呢，就像是用一些简单的电路元件，像是电感啊、电容啊，来给电流做一些基本的整形。
它就像是一个初级的教练，给那些电流做一些简单的训练，让它们稍微规矩一点。
不过呢，无源PFC的校正效果相对有限。
有源PFC可就厉害多啦！它就像是一个高级的指挥大师。
有源PFC里面有复杂的电路，它会不断地监测电压和电流的情况。
然后呢，通过一些聪明的算法和快速的电路控制，把电流调整得和电压几乎同步。
它就像是给电流开了一个专门的培训班，让电流按照最完美的节奏和电压一起工作。
你可以想象一下，没有PFC的时候，电力系统就像一个乱糟糟的游乐场，各种设备都在各自为政，电流到处乱窜。
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有源功率因数校正电路工作原理分析
中心议题：
升压型PFC电路原理及优缺点
降压型PFC电路原理及优缺点
升降压型PFC电路原理及优缺点
正激型PFC电路原理及优缺点
反激型PFC原理及优缺点
常用有源功率因数校正电路分为连续电流模式控制型与非连续电流模式控制型两类。
其中，连续电流模式控制型主要有升压型(Boost)、降压型(Buck)、升降压型(Buck-Boost)之分;非连续电流模式控制型有正激型(Forward)、反激型(Fly back)之分，下面对这几种电路的工作原理分别加以介绍。
1.升压型PFC电路
升压型PFC主电路如图1所示，其工作过程如下：当开关管Q导通时，电流IL流过电感线圈L，在电感线圈未饱和前，电流线性增加，电能以磁能的形式储存在电感线圈中，此时，电容C放电为负载提供能量;当Q截止时，L两端产生自感电动势VL，以保持电流方向不变。
这样，VL与电源VIN串联向电容和负载供电。
图1 升压型PFC主电路这种电路的优点是：
(1)输入电流完全连续，并且在整个输人电压的正弦周期内都可以调制，因此可获得很高的功率因数;
(2)电感电流即为输入电流，容易调节;
(3)开关管栅极驱动信号地与输出共地，驱动简单;。