功率因數(shù)校正在離線式電源中的應用

離線式開關電源通常應用整流橋和輸入濾波電容從輸入吸收能量，大電容在接近交流輸入峰值處充電以給為逆變提供能量的未經(jīng)調(diào)整的 BUS 提供能量。電容的容量必須足夠大，當整流后半期內(nèi)線電壓低于 BUS 電壓時，僅由它向后續(xù)提供能量。不幸的是，有輸入濾波電容會導致輸入電流波形不在是正弦，而是一很窄的峰值很高的電流波形，輸入功率僅有 0.5~0.65 ，嚴重的畸變導致電網(wǎng)污染。線電流有效值可達兩倍相同正弦電流有效值。 120V ， 15A 的線路甚至不能在不導致電路斷路器動作時提供 1Kwde 輸入功率。而高功率因數(shù)校正卻能夠提供幾乎是其兩倍的功率，并且損耗很低，因此在許多領域內(nèi)，高功率因數(shù)校正器成為一需求。

本文所述的高 PFC 放置于輸入整流和 BUS 電容之間，工作頻率遠大于線電壓頻率，校正器吸收正弦半波輸入電流，相位與線電壓相位相同通過 BUS 直流電壓與參考電壓的比較控制電流。

結(jié)果是：

1、改善功率因數(shù)到 0.95~0.99 。

2、較少諧波（如果需要可〈 3% 〉。

3、無間斷運行于 90~270V 線電壓范圍。

4、嚴格控制 BUS 電容，使其電壓波動范圍很小，允許逆變器的低成本，高效設計。

5、減小濾波電容，降低了成本。

6、減小充電電流有效值，提高電容可靠性。

基本運行原理：

本文假定 PFC 工作頻率為 fs=100khz ，電網(wǎng)頻率為 60hz ，校正器吸收隨正弦半波電壓成正比變化的電流以獲得功率因數(shù)接近 1 的輸入。因此在整流橋輸入端電流與電壓同相位。當然，這只是用純電阻負載。擁有這種功能的校正電路叫做“電阻競爭者”。

輸入電流控制通過乘法器，讓表征整流輸入線電壓波形的正弦半波與控制電壓相乘，得到 VERR ， VERR 在每個半波內(nèi)必須恒定，因此可以控制 VERR 來控制 RMS 輸入電流，以控制每半個周期從電網(wǎng)吸收的能量。 VERR 代表 VDC 與參考電壓的偏差，經(jīng)放大轉(zhuǎn)變成誤差放大器的輸出。當 VDC 低時， VERR 變大，增大輸入功率以彌補濾波電容上能量的損失。

功率變換：盡管校正器輸入電流波形時正弦波，但它的輸出電流 ichg 是個正弦的平方的函數(shù), 通過思考校正器的輸入 / 輸出功率而非輸入 / 輸出電壓可以得到各個運行參數(shù)。假定為高輸入功率因數(shù)校正，其頻率遠大于工頻，在校正器上儲存和消耗的能量忽略不計（電感儲存的能量在每個開關周期上通常大于其傳遞的能量，但是在每工頻半周期內(nèi)可以忽略）。因此輸入與輸出功率相等。

BOOST 電路：

最常用的 HPFC 電路，輸出必須總大于輸入暫態(tài)值。輸入電流不需要關斷，由于電感的存在很小，減小了線路污染和 EMI ，另外線路的 SPIKE 被電感吸收，增加了系統(tǒng)可靠性。

電流連續(xù)模式下，輸入電感使電流控制模式得以很好應用以控制輸入電流正弦（電流控制實際市控制電感電流）

晶體的位置使得其容易驅(qū)動，因為 S 和 E 極參考控制電路和電容的共同端。晶體最大電壓為電容電壓。

其最大的缺點是不能限流，因為其在輸入和輸出間沒有串聯(lián)開關。不能控制過載和啟動過電流，只有通過后續(xù)逆變部分提供保護。