有源功率因數(shù)校正電路工作原理分析

中心議題：

升壓型PFC電路原理及優(yōu)缺點(diǎn)

降壓型PFC電路原理及優(yōu)缺點(diǎn)

升降壓型PFC電路原理及優(yōu)缺點(diǎn)

正激型PFC電路原理及優(yōu)缺點(diǎn)

反激型PFC原理及優(yōu)缺點(diǎn)

常用有源功率因數(shù)校正電路分為連續(xù)電流模式控制型與非連續(xù)電流模式控制型兩類。其中，連續(xù)電流模式控制型主要有升壓型(Boost)、降壓型(Buck)、升降壓型(Buck-Boost)之分;非連續(xù)電流模式控制型有正激型(Forward)、反激型(Fly back)之分，下面對(duì)這幾種電路的工作原理分別加以介紹。

1.升壓型PFC電路

升壓型PFC主電路如圖1所示，其工作過(guò)程如下：當(dāng)開(kāi)關(guān)管Q導(dǎo)通時(shí)，電流IL流過(guò)電感線圈L，在電感線圈未飽和前，電流線性增加，電能以磁能的形式儲(chǔ)存在電感線圈中，此時(shí)，電容C放電為負(fù)載提供能量;當(dāng)Q截止時(shí)，L兩端產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)VL，以保持電流方向不變。這樣，VL與電源VIN串聯(lián)向電容和負(fù)載供電。

圖1 升壓型PFC主電路這種電路的優(yōu)點(diǎn)是：

(1)輸入電流完全連續(xù)，并且在整個(gè)輸人電壓的正弦周期內(nèi)都可以調(diào)制，因此可獲得很高的功率因數(shù);

(2)電感電流即為輸入電流，容易調(diào)節(jié);

(3)開(kāi)關(guān)管柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)地與輸出共地，驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單;

(4)輸入電流連續(xù)，開(kāi)關(guān)管的電流峰值較小，對(duì)輸入電壓變化適應(yīng)性強(qiáng)，適用于電網(wǎng)電壓變化特別大的場(chǎng)合。

主要缺點(diǎn)是輸出電壓比較高，且不能利用開(kāi)關(guān)管實(shí)現(xiàn)輸出短路保護(hù)。

2.降壓型PFC電路

降壓型PFC電路如圖2所示，其工作過(guò)程如下：當(dāng)開(kāi)關(guān)管Q導(dǎo)通時(shí)，電流IL流過(guò)電感線圈，在電感線圈未飽和前，電流IL線性增加;當(dāng)開(kāi)關(guān)管Q關(guān)斷時(shí)，L兩端產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，向電容和負(fù)載供電。由于變換器輸出電壓小于電源電壓，故稱為降壓變換器。

圖2 降壓型PFC主電路這種電路的主要優(yōu)點(diǎn)是：開(kāi)關(guān)管所受的最大電壓為輸人電壓的最大值，因此開(kāi)關(guān)管的電壓應(yīng)力較小;當(dāng)后級(jí)短路時(shí)，可以利用開(kāi)關(guān)管實(shí)現(xiàn)輸出短路保護(hù)。

該電路的主要缺點(diǎn)是：由于只有在輸人電壓高于輸出電壓時(shí)，該電路才能工作，所以在每個(gè)正弦周期中，該電路有一段因輸人電壓低而不能正常工作，輸出電壓較低，在相同功率等級(jí)時(shí)，后級(jí)DC/DC變換器電流應(yīng)力較大;開(kāi)關(guān)管門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)地與輸出地不同，驅(qū)動(dòng)較復(fù)雜，加之輸人電流斷續(xù)，功率因數(shù)不可能提高很多，因此很少被采用。