开关电源前端直接把市电整流再并一个大电容,输入电流就成了又窄又尖的脉冲,功率因数只有0.6左右,谐波一大把。PFC电路干的事,就是把这个电流修成跟电压同相位的正弦波,让电网看着舒服。
无源PFC最省事,串个电感、加个电容就行,成本低、可靠性高,功率因数能拉到0.8到0.9。缺点是体积大、重量重,低频谐波压不下去,功率做大以后电感根本放不下,所以现在多出现在小功率的廉价电源里。
主流还是有源PFC,基本都用Boost拓扑:整流后的脉动电压进电感,开关管高频斩波,控制环让电感电流的包络跟随输入电压的正弦形状走。母线电压稳到390V左右,功率因数能做到0.95以上,THD压到10%以内。
控制方式分几种。DCM简单但电流应力大,适合小功率;CRM在电感电流过零时开通,效率不错,中小功率常用;CCM用平均电流控制或者峰值电流控制,大功率场合的主力,缺点是二极管反向恢复和电感设计更讲究。
设计上有几个绕不开的参数:电感量按最低输入电压和最大功率算,别按220V标称值;开关管和升压二极管要按母线电压加余量选;EMI滤波不能省,PFC本身就是个干扰源。母线电容的容量影响保持时间,太小掉电时后级撑不住。
应用上,充电桩、LED驱动、服务器电源、变频空调现在基本都带PFC,很多是法规硬性要求。调试时先看输入电流波形是不是干净的正弦,再看轻载和满载的功率因数,最后测效率,别只盯一个点。
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