PFC工作原理及PFC典型控制芯片工作机理及应用课件.ppt

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1、PFC工作原理及PFC典型控制芯片工作机理及应用BMP开发部李桂臣2006.09.011主要内容PFC概念的引入及其工作原理APFC典型芯片工作机理典型芯片的应用心得体会功率因数(PowerFactor)的定义功率因数的定义是指输入有功功率(p)和视在功率(S)的比值,线性电路功率因数可用表示，为正弦电流与正弦电压的相位差。但是由于整流电路中二极管的非线性，导致输入电流为严重的非正弦波形，仅仅用已不能表示整流电路的功率因数。在电力电子电路中，用PF表示功率因数。——基波电流有效值(A)；(n≥2)——n次电流谐波有效值；——输入电

2、流有效值(A)；Vrms——电网电压有效值(V)；——基波电压和基波电流的相移因数功率因数(PowerFactor)的定义功率因数是位移因数和畸变因数的乘积。欲提高电路的功率因数,，不仅要减小电压与电流的相位差，还必须最大限度地抑制输入电流的波形畸变,实现真正的正弦输入电流。被称为电流的畸变因数总谐波畸变（totalharmonicdistortion—THD）的定义是所有谐波分量的有效值与基波分有效值的比。THD=畸变因数与THD关系：功率因数与效率的区别？THD用来衡量电网的污染程度。开关电源为何引入功率因数校正电路常规开关电

3、源功率因数低的根源是整流电路后面的滤波电容使输出电压平滑，但确使输入电流变为尖脉冲，产生一系列奇次谐波，对电网造成污染，可能会造成电子设备损坏。图6-3传统的整流电路及波形由于输入电流波形畸变导致功率因数下降，并产生高次谐波分量，污染电网。◤采用有源功率因数校正技术是解决上述问题的有效途径◢PFC(PowerFactorCorrection)的基本原理利用功率因数校正技术可以使交流输入电流波形完全跟踪交流输入电压波形，使输入电流波形呈纯正弦波，并且与输入电压波形同相位，此时整流器的负载可等效为纯电阻。根据常用功率因数校正方法可分为

4、有源功率因数校正(APFC)技术与无源功率因数校正(PPFC)技术。它置于桥式整流器与滤波用电解电容器之间，实际上是一种DC-DC变换器。无源功率因数校正（PPFC）PPFC是利用电感和电容组成滤波器，对输入电容进行移相和整形。优点：电路简单可靠，成本较低，电磁干扰少；缺点：THD含量还是较高，输出电压的纹波过大，难以做到高功率因数，体积大而笨重。VDCVACIACVIVm0.5Vmt(ms)t(ms)有源功率因数校正（APFC）优点：可以把功率因数提高到0.99以上；降低了总谐波电流分量（小于10%）；允许输入电压在大范围内波动

5、（90～270V）；输出电压纹波小。缺点：电路较复杂，成本高；因为使用了有源功率器件，效率有所降低。图6-2APFC的基本原理框图◤在负载即电力电子装置本身的整流器和滤波电容之间增加一个功率变换电路，这就是有源功率因数校正（ActivePowerFactorCorrection，简称APFC）电路，它将整流器的输入电流校正成为与电网电压同相位的正弦波，消除了谐波和无功电流，因而将电网功率因数提高到近似为1◢有源功率因数校正（APFC）◤APFC技术的基本思想是将输入交流进行全波整流，在整流电路与滤波电容之间加入DC/DC变换，通过

6、适当控制使输入电流的波形自动跟随输入电压的波形，即使整流器的输出电流跟随它输出直流脉动电压波形，且要保持贮能电容电压稳定，从而实现稳压输出和单位功率因数输入◢◤从原理框图来看，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◢有源功率因数校正的电路结构(a)双级式(b)单级式图有源功率因数校正的电路结构APFC电路

7、常用拓扑形式–BOOST升压电路？APFC控制方法--峰值控制一峰值电流控制型这种方法的特点是输入电流的峰值包络线跟踪输入电压波形，可使输入电流和输入电压同相，并接近正弦。其工作原理是：在每个开关周期开始时，功率管VT导通，电感电流上升，当电感电流上升到峰值（由基准电流控制）时，比较器动作，输出信号使VT关断，电感电流下降，直到下一个开关周期VT再次导通。这种方法的开关频率是固定的。峰值电流控制方式的电流反馈信号既可以通过检测电感电流得到，也可通过检测VT上的电流得到。基准电流值由电压误差放大器的输出信号与整流电压Vdc的检测信号

8、相乘得到的。图为峰值电流控制的电感电流波形。峰值电流控制有可能产生次谐波振荡，因此必须采取斜率补偿措施。（a）峰值电流控制方式APFC控制方法--滞后电流控制这种方法利用滞环比较器，使电感电流围绕基准电流上下变动，变动的范围决定于滞环的宽度。与峰值