无源PFC和有源PFC

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无源PFC和有源PFC

为提高电源适配器线路功率因数、抑制电流波形失真，必须采用PFC措施。PFC分无源和有源两种类型，目前流行的是有源PFC技术。
（1）电源适配器无源PFC电路
“填谷电路式”属于一种新型无源功率因数校正电路，其特点是利用整流桥后面的填谷电路来大幅度增加电源适配器整流管的导通角，通过填平谷点，使输入电流从尖峰脉冲变为接近于正弦波的波形，将功率因数提高到0.9左右，显著降低总谐波失真。与传统的电感式无源功率因数校正电路相比，其优点是电路简单，功率因数补偿效果显著，并且在输入电路中不需要使用体积大重量沉的大电感器。
无源PFC电路不使用三极管等有源器件，而是由二极管、电阻、电容和电感等无源器件组成。无源PFC电路有很多类型，其中比较简单的无源PFC电路由3只二极管和2只电容组成，如图所示。

这种电源适配器无源PFC电路的工作原理是：当50Hz的AC线路电压按正弦规律由零向峰值Vm变化的1/4周期内（即在0＜t≤5ms期间），桥式整流器中二极管VD2和VD3导通（VD1和VD4截止），电流对电容C1并经二极管VD6对C2充电。当VAC瞬时值达到Vm，因C1=C2，故C1和C2上的电压相同，均为1/2Vm。当AC线路电压从峰值开始下降时，电容C1通过负载和二极管VD5迅速放电，并且下降速率比AC电压按正弦规律下降快得多，故直到AC电压瞬时值达到1/2Vm之前，VD2和VD3一直导通。当瞬时AC电压幅值小于（1/2）Vm时，电容C2通过VD7和负载放电。当AC输入电压瞬时值低于无源PFC电路的DC总线电压时，VD2和VD3截止，AC电流不能通过整流二极管，于是IAC出现死区。在AC电压的负半周开始后的一段时间内，VD1和VD4不会马上导通。只有在AC瞬时电压高于桥式整流输出端的DC电压时，VD1和VD4才能因正向偏置而导通。一旦VD1和VD4导通，C1和C2再次被充电，于是出现与正半周类似的情况，得到如图所示的AC线路输入电压VAC和电流IAC波形。

图加入无源PFC时的输入电压与电流波形

从图中可以看出，采用无源PFC电路取代单只电容滤波，整流二极管导通角明显增大（大于120 °），AC输入电流波形会变得平滑一些。在选择C1=C2=10μF/400V的情况下，线路功率因数可达0.92～0.94。但是，这种低成本的无源PFC电路的DC输出电压纹波较大，质量较差，因此，一般用在一些低档电源适配器产品中。

（2）电源适配器有源PFC电路

有源PFC电路框图如图所示。

从图中可以看出，这是一个由储能电感L、场效应功率开关管VT、二极管VD2构成的升压式电源适配器DC/DC变换器。
主动式PFC则由电感电容及电子元器件组成，体积小、通过专用IC去调整电流的波形，对电流电压间的相位差进行补偿。主动式PFC可以达到较高的功率因数──通常可达98%以上，但电源适配器成本也相对较高。此外，主动式PFC还可用作辅助电源，因此在使用主动式PFC电路中，往往不需要待机变压器，而且主动式PFC输出直流电压的纹波很小，这种电源不必采用很大容量的滤波电容。
整流输入电压由R1、R2分压后，电源适配器经输入电压检测电路后送到乘法器；场效应开关管的源极电流经输入电流检测后也加到乘法器；输出电压由R3、R4分压后，送到输出电压检测电路，经与参考电压比较和误差放大后也送到乘法器。
在较大动态范围内，模拟乘法器的传输特性呈线性。当正弦波交流输入电压从零上升至峰值时，乘法器将3路输入信号处理后，输出相应电平去控制PWM比较器的门限值，然后与锯齿波比较，产生PWM调制信号，加到场效应功率开关管VT的栅极，调整场效应管漏、源极导通宽度和时间，使它同步跟踪电网输入电压的变化，让PFC电路的负载相对交流电网呈纯电阻特性，使流过一次回路感性电流峰值包络线紧跟正弦交流输入电压变化，获得与电网输入电压同频同相的正弦波电流。
在电源适配器实际PFC电路中，除场效应管VT和几个分压电阻外，上述的大部分电路都集成在一块集成电路上，这块集成电源适配器电路称为功率校正集成电路

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| 发布时间：2019.06.24 来源：电源适配器厂家

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