在平时的应用过程中,工程师们所常常提到的有源PFC技术,其实就是在整流电路与负载之间增加一个功率变换器,然后应用电流反馈技术,通过一些适当的控制方法不断调节输入电流,使其跟踪输入正弦波电压波形,将输入电流校正成与电网电压同相的正弦波,因而功率因数可提高到近似为1。由于该方案中应用了有源器件,故称为有源功率因数校正,页被称为APFC。即对电路采取措施,使输入电流波形接近正弦波并与输入电压同相位,电流正弦化便使γ=1,同相位就是因数cosφ=1。
在电路系统的实际应用和设计过程中,有源PFC的主要设计目的,其实就是为了减小输入电流谐波。而一旦输入电流谐波得到削弱,那么在这一电路系统中将会实现直流稳压输出,并进一步实现单位输入功率因数。为此在整流器和负载之间接入一个DC/DC开关变换器,应用电压、电流反馈技术,使输入端电流波形跟踪交流输入正弦电压波形,可以使输入电流接近正弦,从而大大提高功率因数PF,一般校正后PF可提高到0.99或更高。由于谐波电流是导致开关电源功率因数下降的主要原因,所以,要改善此类系统的功率因数,就必须大力提高输入电流波形畸变因数。下图所展示的即为一般APFC的电路框图。
有源功率因数校正原理图
从上图所展示的有源PFC功率校正原理电路系统来看,APFC在目前应用中所使用到的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。
通过上文的介绍,可以将有源PFC技术的基本原理进行简单概括,这一PFC技术的工作原理可以总结为利用控制电路强迫输入交流电流波形跟踪输入交流电压波形而实现交流输入电流的正弦化,并与输入电压同步。有源功率因数校正电路的特点是功率因数高,PF可达0.99以上。总谐波畸变率低,THD<10%。交流输入电压范围宽,交流输入电压范围可达AC90~270V。输出电压稳定。所需磁性元件小。