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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(shù)、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(shù)。
（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(shù)校正電路，其特點(diǎn)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(dǎo)通角，通過填平谷點(diǎn)，使輸入電流從尖峰脈沖變?yōu)榻咏谡也ǖ牟ㄐ?，將功率因?shù)提高到0.9左右，顯著降低總諧波失真。與傳統(tǒng)的電感式無源功率因數(shù)校正電路相比，其優(yōu)點(diǎn)是電路簡單，功率因數(shù)補(bǔ)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(dāng)50Hz的AC線路電壓按正弦規(guī)律由零向峰值Vm變化的1/4周期內(nèi)（即在0＜t≤5ms期間），橋式整流器中二極管VD2和VD3導(dǎo)通（VD1和VD4截止），電流對電容C1并經(jīng)二極管VD6對C2充電。當(dāng)VAC瞬時值達(dá)到Vm，因C1=C2，故C1和C2上的電壓相同，均為1/2Vm。當(dāng)AC線路電壓從峰值開始下降時，電容C1通過負(fù)載和二極管VD5迅速放電，并且下降速率比AC電壓按正弦規(guī)律下降快得多，故直到AC電壓瞬時值達(dá)到1/2Vm之前，VD2和VD3一直導(dǎo)通。當(dāng)瞬時AC電壓幅值小于（1/2）Vm時，電容C2通過VD7和負(fù)載放電。當(dāng)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(xiàn)死區(qū)。在AC電壓的負(fù)半周開始后的一段時間內(nèi)，VD1和VD4不會馬上導(dǎo)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(dǎo)通。一旦VD1和VD4導(dǎo)通，C1和C2再次被充電，于是出現(xiàn)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(dǎo)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(shù)可達(dá)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(zhì)量較差，因此，一般用在一些低檔電源適配器產(chǎn)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(yīng)功率開關(guān)管VT、二極管VD2構(gòu)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(diào)整電流的波形，對電流電壓間的相位差進(jìn)行補(bǔ)償。主動式PFC可以達(dá)到較高的功率因數(shù)──通?？蛇_(dá)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(jī)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(jīng)輸入電壓檢測電路后送到乘法器；場效應(yīng)開關(guān)管的源極電流經(jīng)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(jīng)與參考電壓比較和誤差放大后也送到乘法器。
在較大動態(tài)范圍內(nèi)，模擬乘法器的傳輸特性呈線性。當(dāng)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(yīng)電平去控制PWM比較器的門限值，然后與鋸齒波比較，產(chǎn)生PWM調(diào)制信號，加到場效應(yīng)功率開關(guān)管VT的柵極，調(diào)整場效應(yīng)管漏、源極導(dǎo)通寬度和時間，使它同步跟蹤電網(wǎng)輸入電壓的變化，讓PFC電路的負(fù)載相對交流電網(wǎng)呈純電阻特性，使流過一次回路感性電流峰值包絡(luò)線緊跟正弦交流輸入電壓變化，獲得與電網(wǎng)輸入電壓同頻同相的正弦波電流。
在電源適配器實(shí)際PFC電路中，除場效應(yīng)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(fā)布時間：2019.06.24    來源：電源適配器廠家
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