無源PFC和有源PFC

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無源PFC和有源PFC

為提高電源適配器線路功率因數、抑制電流波形失真，必須采用PFC措施。PFC分無源和有源兩種類型，目前流行的是有源PFC技術。
（1）電源適配器無源PFC電路
“填谷電路式”屬于一種新型無源功率因數校正電路，其特點是利用整流橋后面的填谷電路來大幅度增加電源適配器整流管的導通角，通過填平谷點，使輸入電流從尖峰脈沖變為接近于正弦波的波形，將功率因數提高到0.9左右，顯著降低總諧波失真。與傳統的電感式無源功率因數校正電路相比，其優點是電路簡單，功率因數補償效果顯著，并且在輸入電路中不需要使用體積大重量沉的大電感器。
無源PFC電路不使用三極管等有源器件，而是由二極管、電阻、電容和電感等無源器件組成。無源PFC電路有很多類型，其中比較簡單的無源PFC電路由3只二極管和2只電容組成，如圖所示。

這種電源適配器無源PFC電路的工作原理是：當50Hz的AC線路電壓按正弦規律由零向峰值Vm變化的1/4周期內（即在0＜t≤5ms期間），橋式整流器中二極管VD2和VD3導通（VD1和VD4截止），電流對電容C1并經二極管VD6對C2充電。當VAC瞬時值達到Vm，因C1=C2，故C1和C2上的電壓相同，均為1/2Vm。當AC線路電壓從峰值開始下降時，電容C1通過負載和二極管VD5迅速放電，并且下降速率比AC電壓按正弦規律下降快得多，故直到AC電壓瞬時值達到1/2Vm之前，VD2和VD3一直導通。當瞬時AC電壓幅值小于（1/2）Vm時，電容C2通過VD7和負載放電。當AC輸入電壓瞬時值低于無源PFC電路的DC總線電壓時，VD2和VD3截止，AC電流不能通過整流二極管，于是IAC出現死區。在AC電壓的負半周開始后的一段時間內，VD1和VD4不會馬上導通。只有在AC瞬時電壓高于橋式整流輸出端的DC電壓時，VD1和VD4才能因正向偏置而導通。一旦VD1和VD4導通，C1和C2再次被充電，于是出現與正半周類似的情況，得到如圖所示的AC線路輸入電壓VAC和電流IAC波形。

圖加入無源PFC時的輸入電壓與電流波形

從圖中可以看出，采用無源PFC電路取代單只電容濾波，整流二極管導通角明顯增大（大于120 °），AC輸入電流波形會變得平滑一些。在選擇C1=C2=10μF/400V的情況下，線路功率因數可達0.92～0.94。但是，這種低成本的無源PFC電路的DC輸出電壓紋波較大，質量較差，因此，一般用在一些低檔電源適配器產品中。

（2）電源適配器有源PFC電路

有源PFC電路框圖如圖所示。

從圖中可以看出，這是一個由儲能電感L、場效應功率開關管VT、二極管VD2構成的升壓式電源適配器DC/DC變換器。
主動式PFC則由電感電容及電子元器件組成，體積小、通過專用IC去調整電流的波形，對電流電壓間的相位差進行補償。主動式PFC可以達到較高的功率因數──通常可達98%以上，但電源適配器成本也相對較高。此外，主動式PFC還可用作輔助電源，因此在使用主動式PFC電路中，往往不需要待機變壓器，而且主動式PFC輸出直流電壓的紋波很小，這種電源不必采用很大容量的濾波電容。
整流輸入電壓由R1、R2分壓后，電源適配器經輸入電壓檢測電路后送到乘法器；場效應開關管的源極電流經輸入電流檢測后也加到乘法器；輸出電壓由R3、R4分壓后，送到輸出電壓檢測電路，經與參考電壓比較和誤差放大后也送到乘法器。
在較大動態范圍內，模擬乘法器的傳輸特性呈線性。當正弦波交流輸入電壓從零上升至峰值時，乘法器將3路輸入信號處理后，輸出相應電平去控制PWM比較器的門限值，然后與鋸齒波比較，產生PWM調制信號，加到場效應功率開關管VT的柵極，調整場效應管漏、源極導通寬度和時間，使它同步跟蹤電網輸入電壓的變化，讓PFC電路的負載相對交流電網呈純電阻特性，使流過一次回路感性電流峰值包絡線緊跟正弦交流輸入電壓變化，獲得與電網輸入電壓同頻同相的正弦波電流。
在電源適配器實際PFC電路中，除場效應管VT和幾個分壓電阻外，上述的大部分電路都集成在一塊集成電路上，這塊集成電源適配器電路稱為功率校正集成電路

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| 發布時間：2019.06.24 來源：電源適配器廠家

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