PFC 功率因数校正

市电频率的功率因数和谐波因数是衡量电能质量的重要指标，特别是对于以此电源供电的电子设备。

空调供应商希望 功率因数 消费者接近统一，对于电子设备来说，重要的是谐波失真尽可能低。在这样的条件下，设备的电子元件寿命会更长，负载工作起来也会更舒适。

实际上，存在一个问题，即传统的线性电源无法为电子设备提供合适质量甚至高效率的电能。因此，我们不得不接受一个事实，即功率因数趋于 0.7 的 80% 的电源效率被认为是常态。

而这个问题的原因在于入口处 常规开关电源 有一个带滤波电容的二极管电桥，不管整流后的电流消耗者是不是线性负载，从网络提供到二极管电桥的电流仍然会有突发，明显的孤立峰，它们之间有间隙与零来自网络的电流消耗。

出现这种情况是因为滤波电容充放电不均匀，导致功率因数降低——实际上，来自电网的电能以短脉冲消耗——电网正弦波周期每半个电流脉冲一个电流脉冲。

在由这种滤波电容器供电的电路中，这种现象会产生高次谐波失真。由这种带有电容器的简单整流器供电的负载的功率因数通常不会超过 0.3。

有一种简单的“被动”方式可以略微消除尖锐的电流峰值，略微增加功率因数并略微降低这种方式 手风琴… 该方法包括在二极管电桥和滤波电容器之间添加一个电感器。这会将峰稍微圆成正弦形状。

然而，在这种情况下，功率因数仍远非统一（约 0.7），因为消耗的电流形状也根本不是正弦曲线。而当多个这样的容量不同的用户并网时，对发电方来说就成了一个严重的问题。

改善功率因数和减少线路频率谐波的最佳方法是在开关电源中使用基于脉冲升压转换器的相对简单的有源功率因数校正 (PFC) 方案。这里不仅在输入整流电路中加入了一个电感，还加入了一个带有驱动和控制器的场效应晶体管，以及一个二极管。

在有源功率因数校正（有源 PFC）期间，FET 在两种状态之间快速切换。

第一种状态——开关闭合时，扼流圈接受整流器供电，在磁场中储存能量，同时二极管反向偏置，负载仅由滤波电容供电。

第二种状态是晶体管打开时，在这部分周期中二极管进入导通状态，扼流圈现在将能量传输到负载并为电容器充电。这种开关以几十千赫兹的频率发生电源正弦波的每个半波。

关键控制电路调整时间间隔的持续时间——扼流圈连接到电网的时间长度以及它为电容器供电的时间长度，以便电容器两端的电压保持在恒定水平，例如平均扼流圈电流。该电路将电源的功率因数提高到 0.98。

有效的开关管理是必要的，以便电流消耗与网络的交流电压同相。为此，控制器产生一个 PWM 信号来控制 FET 的栅极，从而使扼流圈在正弦波的峰值处接收能量的时间比在接近零的电压处（更长）接收能量的时间更短。

PFC 控制器有一个输出电压反馈回路（与参考值比较并保持恒定 通过脉宽调制)，以及输入电压和电感电流传感器，实时准确监测平均电感电流，确保负载具有最大功率因数。