主动式PFC电路各主要元件的电压电流关系式

如何简单、快速的计算PFC电感的方法APFC有源功率因数校正(Active Power Factor Correction),PFC有两种，一种是无源PFC（也称被动式PFC）一种是有源PFC（也称主动式APFC）无源PFC一般采用电感补偿方法使交流输入的基波电流与电压之间相位差减小来提高功率因数，但无源PFC的功率因数不是很高，只能达到0.7-0.8；无源PFC电感通常由硅钢材料制作。

成本低。

有源APFC由电感电容及电子元器件组成，体积小，可以达到很高的功率因数95%以上，但成本高出无源PFC有源APFC电感一般是由铁硅铝、鉄硅、铁镍钼、高磁通等磁性材料制作。

PFC电感特性首先我们要知道，此性能要求的电感，是要能抗饱和的电感。

通常检测这个标准的是加DC电流叠加测试电感值的衰减趋势。

已知PFC的工作电流，电感值要求、工作频率等就可以选择磁芯材质、先了解此磁性材料的 Bs值、μ、AL值，磁芯材质的工作频率等选择尺寸和相关要求根据如下公式既可以快速简单的计算B==H*μ、 H=0.40*π*N*I/Le μ=L*Le*/0.4*π* N²*Ae假设：工作电流 6.5A 、70KHz、电感值 L0 要求：1.0mH注意：实际PFC电感值的大小必须经过电路的实际检测。

电感值的大小决定了效率的高低。

通过计算公式L=N*N*AL 绕线112圈，理论值电感 1.016mH通过计算公式 H=0.40*π*N*I/Le H=9098A/m2通过B==H*μ B = 60*9098*0.001 = 540mT （合理）通过计算公式L=N*N*AL 绕线128圈，理论值电感 0.999mH通过计算公式 H=0.40*π*N*I/Le H=12560A/m2通过B==H*μ B = 60*12560*0.001 = 760mT （B值偏大设计比较冒险）以上数据截面积、磁路长、与磁导率μ、 B值、 H 的关系式参考所选的磁芯的磁导率，查对磁芯的工作频率根据此公式 1T奥斯特 =79.56A/m 计算，查找对应的磁导率与奥斯特的交叉点铁硅铝157060H=9098A/m2=100奥斯特，100奥斯特磁场强度下对应的磁导率估计为 48μ，电感值衰减后估计为 815uH （选材完全合理）铁硅铝130060H=12560A/m2=158奥斯特，158奥斯特磁场强度下对应的磁导率估计为 30μ，电感值衰减后估计为 520uH （选材不理想温升会高）。

PFC 电感计算通常Boost 功率电路的PFC 有三种工作模式：连续、临界连续和断续模式。

控制方式是输入电流跟踪输入电压。

连续模式有峰值电流控制，平均电流控制和滞环控制等。

连续模式的基本关系： 1. 确定输出电压U o输入电网电压一般都有一定的变化范围（U in ±Δ%），为了输入电流很好地跟踪输入电压，Boost 级的输出电压应当高于输入最高电压的峰值，但因为功率耐压由输出电压决定，输出电压一般是输入最高峰值电压的1.05~1.1倍。

例如，输入电压220V ，50Hz 交流电，变化范围是额定值的20%(Δ=20)，最高峰值电压是220×1.2×1.414=373.45V 。

输出电压可以选择390~410V 。

2. 决定最大输入电流电感应当在最大电流时避免饱和。

最大交流输入电流发生在输入电压最低，同时输出功率最大时ηmin max i o i U P I =(1)其中：o o o I U P =；)%100(min ∆-=in i U U －最低输入电压；η－Boost 级效率，通常在95%以上。

3. 决定工作频率由功率器件，效率和功率等级等因素决定。

例如输出功率1.5kW ，功率管为MOSFET ，开关频率70~100kHz 。

4. 决定最低输入电压峰值时最大占空度因为连续模式Boost 变换器输出U o 与输入U in 关系为)1/(D U U i o -=，所以 oi m i mo p U U U D 2m a x -=(2)从上式可见，如果U o 选取较低，在最高输入电压峰值时对应的占空度非常小，由于功率开关的开关时间限制（否则降低开关频率），可能输入电流不能跟踪输入电压，造成输入电流的THD 加大。

5. 求需要的电感量为保证电流连续，Boost 电感应当大于IfD U L p i ∆=maxmin 2 (3)其中：max 22i I k I =∆,k =0.15~0.2。

高效才是硬道理主动式ＰＦＣ电源解读及导购在将交流电转换为可供电脑硬件使用的低压直流电的过程中，我们总是希望输入多少能量就能输出多少能量，即100％的能量转换。

然而，由于电源本身是有电阻值的电器，电流经过后一必定消耗部分能量，所以1 00％的能量转换是不现实的。

那么，衡量一款电源转换电能的本领就显得非常重要了。

为此，我们引入了一个叫“PFC”的概念：Power Factor Correct，也就是所谓的“功率因数校正”。

一、功率因数PFC电路根据电流功率的计算公式，我们都知道直流电的“功率一电流×电压”，但当负载不是纯阻性(即呈现电容特性或电感特性)时，交流电的电流与电压的相位并不一致，也就是电流的最大值与电压的最大值并不出现在同一时刻，在这种情况下有效电流与有效电压的乘积并不等于电流做功的功率，而是还要乘以一个系数(或叫因数)，这个系数就是PFC，即“功率因数校正”，其值的范围是在0到1之间。

最初的定义中，PFC并没有特指电源内部的某部分电路，而是用来表征电子产品对电能的利用效率。

功率因数越高，说明电能的利用效率越高。

由于我国是一个能源缺乏的国家，为了提高电器设备转换效率，国家制定了一个叫CCC(即3C)认证的强制性规范。

它规定凡是在中国使用的PC电源都必须在电源的二级EMI电路之后、全桥整流电路之前，增加一个可以在交流电转换为直流前提高电源对市电利用率的特殊电路。

由于该电路正好和二段网络中的PFC作用基本相同，因此人们称之为“Power Factor Correcter”，简称PFC(下文如果无特别说明，PFC指的就是PFC电路)。

小知识：二段网络中的功率因数功率因数并非只存在于PC电路中，其实它存在于任何的电路网络中。

在我们常见的二端网络(与外界有二个接点的电路)中，功率因数指的是两端电压u与其中电流I之间位相差的余弦。

一般说“某某电源的功率因数为0．××(××是任意阿拉伯数字)”，而用百分比来进行表述，严格来说是不规范的。

PFC 电路U n R e g i s t er edPFC 电路概述谐波电流对电网有危害作用：•使电网电压发生畸变；•使线路与配电变压器过热，损坏设备；•引起电网LC谐振；•使电网的高压电容过流、过热而爆炸；Un Re gi st er edPFC 电路概述Un Re gi st er edPFC 电路概述有源功率因数校正（APFC：Active Power Factor Correction），在负无源功率因数校正是利用电感和电容组成滤波器，对输入电容进行移相和整形。

主要是增加输入电流的导电宽度，减缓其脉冲上升性，从而减小电流的谐波成分。

一般通过仿真选择电感与电容，得到需要的THD 与PF 值。

载即电力电子装置本身的整流器和滤波电容之间增加一个功率变换电路，将整流器的输入电流校正成为与电网电压同相位的正弦波，消除了谐波和无功电流，因而将电网功率因数提高到近似为1。

APFC 电路常用拓扑：升压式（Boost ）；降压式（Buck ）；升/降压式（Buck/Boost ）；反激式（Fly back ）。

Un Re gi st er edPFC 的工作原理Boost-PFCUn Re gi st er edPFC的工作原理Un Re gi st er edPFC 的工作原理Un Re gi st er edPFC 的控制方法电感电流断续控制方法（DCM ）优点：控制简单，无需检测输入电流与输入电压；输出二极管ZCS。

缺点：开关管与电感的峰值电流大，PF 小，THD 大。

Un Re gi st er edPFC 的控制方法电感电流临界连续控制方法（BCM ）优点：PF接近1，二极管ZCS。

缺点：变频调制，EMI难，电感电流纹波大。

Un Re gi st er edPFC 的控制方法峰值电流方法优点：输入电流连续，电流纹波小，电感与开关管的峰值电流小，PF接近1。

缺点：需要斜率补偿，控制电路复杂，对噪声敏感。

pfc电路工作原理
PFC(Power Factor Correction)电路是用于改善交流电源输入功率因数的电路。

在传统的非纹波交流电源中，输入电流与输入电压之间可能存在较大的相位差，导致功率因数低，容易引起电网污染和能量浪费。

因此，需要使用PFC电路来纠正这个问题。

PFC电路有两种类型：主动型和被动型。

其中，主动型PFC电路利用开关管或MOS管作为控制元件，根据输入电压大小和形状实现对输出电流的控制，从而实现功率因数校正。

被动型PFC电路则利用电感、电容等元器件，通过电路组合来达到功率因数的修正目的。

以主动型PFC电路为例，其工作原理如下：
1.输入滤波和整流：将输入电源经过变压器降压后，通过L-C滤波电路进行滤波处理，去除输入信号中的高频噪声和杂波，然后进入整流桥，将交流信号转换为半波或全波直流信号。

2.功率因数纠正：通过控制开关管或MOS管的通断状态，调整输出电流的大小和相位，使其与输入电压相位同步，从而实现功率因数的校正。

3.输出滤波：在输出端加入LC滤波电路，对纹波进行滤除，得到直流稳压输出信号。

4.输出调节：为了保证输出电压的稳定性和精度，常常需要在输出端加入反馈控制电路，通过调节开关管或MOS管的占空比来实现输出电压的精确调节。

PFC电路的作用是改善交流电源输入功率因数，降低谐波污染和能量浪费，提高电源效率和稳定性。

它广泛应用于各种电子设备中，如计算机、电视、音响等，并且也逐渐成为工业、航空、船舶等领域的重要技术。

主动式PFC方案什么是主动式PFC？主动式功率因数校正 (Power Factor Correction，简称PFC) 是电力电子中的一个重要技术，用于提高电源的功率因数和效率。

PFC技术的主要目标是使输入电流的波形更接近正弦波，并与输入电压保持同相，从而减小谐波污染并提高功率因数。

主动式PFC方案是一种常见的PFC技术，其主要特点是通过控制电路中的电压和电流来实现功率因数校正。

主动式PFC的工作原理主动式PFC方案是通过使用控制电路，根据输入电压的变化来调整电路中的输出电流，从而实现有效的功率因数校正。

主动式PFC方案一般采用离散电路或集成电路来实现，其核心部分是功率因数校正控制器。

该控制器可以根据输入电流和电压的相位差来监测功率因数，并通过控制开关管的导通角来调整输出电流的波形，以使其与输入电压同相。

主动式PFC方案的基本工作原理如下：1.输入电压采样：控制电路会对输入电压进行采样，获取输入电压的波形和相位信息。

2.输入电流采样：同样地，控制电路还会对输入电流进行采样，获取输入电流的波形和相位信息。

3.相位差计算：控制电路会通过计算输入电流与输入电压的相位差来获得功率因数的信息。

4.控制信号生成：根据相位差的大小，控制电路会生成相应的控制信号。

5.开关管控制：控制电路将控制信号传递给开关管，从而控制开关管的导通角度。

6.输出电流校正：开关管的导通角度的变化会使输出电流的波形发生改变，从而校正功率因数。

主动式PFC的优点相比传统的无功补偿方法，主动式PFC具有许多优点，可以显著提高电源的功率因数和效率。

以下是主动式PFC的几个优点：1.高功率因数：主动式PFC方案可以将电源的功率因数提高到接近1，减小在电网中产生的无用功，并提高电源的利用率。

2.低谐波污染：主动式PFC方案可以实现输入电流的波形接近正弦波，减小谐波对电网和其他设备的影响，降低谐波污染。

3.有效利用电源：主动式PFC方案可以使电源在输出电流波形变化时自动调整输出电压，从而提高输出电源的利用率，并避免过度供电或欠供电的情况发生。

PFC电路简介及设计计算传统的工频交流整流电路，因为整流桥后面有一个大的；要设计一个功率因数校正电路，首先我们要给出我们的；已知参数：；交流电源的频率fac——50Hz最低交流电压有效；开关频率fs——65KHz输出电压纹波峰峰值Vo；那么我们可以进行如下计算：；1，输出电流Iout=Pout/Udc=600/；2，最大输入功率Pin=Pout/η=600/0；3，输入电流最大有效传统的工频交流整流电路，因为整流桥后面有一个大的电解电容来稳定输出电压，所以使电网的电流波形变成了尖脉冲，滤波电容越大，输入电流的脉宽就越窄，峰值越高，有效值就越大。

这种畸变的电流波形会导致一些问题，比如无功功率增加、电网谐波超标造成干扰等。

功率因数校正电路的目的，就是使电源的输入电流波形按照输入电压的变化成比例的变化。

使电源的工作特性就像一个电阻一样，而不在是容性的。

目前在功率因数校正电路中，最常用的就是由BOOST变换器构成的主电路。

而按照输入电流的连续与否，又分为DCM、CRM、CCM模式。

DCM模式，因为控制简单，但输入电流不连续，峰值较高，所以常用在小功率场合。

CCM模式则相反，输入电流连续，电流纹波小，适合于大功率场合应用。

介于DCM和CCM之间的CRM称为电流临界连续模式，这种模式通常采用变频率的控制方式，采集升压电感的电流过零信号，当电流过零了，才开通MOS管。

这种类型的控制方式，在小功率PFC电路中非常常见。

今天我们主要谈适合大功率场合的CCM模式的功率因数校正电路的设计。

要设计一个功率因数校正电路，首先我们要给出我们的一些设计指标，我们按照一个输出500W左右的APFC电路来举例：已知参数：交流电源的频率fac——50Hz最低交流电压有效值Umin——85Vac最高交流电压有效值Umax——265Vac输出直流电压Udc——400VDC输出功率Pout——600W最差状况下满载效率η——92%开关频率fs——65KHz输出电压纹波峰峰值Voutp-p——10V那么我们可以进行如下计算：1，输出电流Iout=Pout/Udc=600/400=1.5A2，最大输入功率Pin=Pout/η=600/0.92=652W3，输入电流最大有效值Iinrmsmax=Pin/Umin=652/85=7.67A4，那么输入电流有效值峰值为Iinrmsmax*1.414=10.85A5，高频纹波电流取输入电流峰值的20%，那么Ihf=0.2*Iinrmsmax=0.2*10.85=2.17A 6，那么输入电感电流最大峰值为：ILpk=Iinrmsmax+0.5*Ihf=10.85+0.5*2.17=11.94A7，那么升压电感最小值为Lmin=(0.25*Uout)/(Ihf*fs)=(0.25*400)/(2.17*65KHz)=709uH8，输出电容最小值为：Cmin=Iout/(3.14*2*fac*Voutp-p)=1.5/(3.14*2*50*10)=477.7uF，实际电路中还要考虑hold up时间，所以电容容量可能需要重新按照hold up的时间要求来重新计算。

pfc电感公式PFC电感公式是功率因数校正（Power Factor Correction，简称PFC）电路中的重要参数之一。

它用于计算电感元件的数值，以实现功率因数的校正和电路效率的提高。

在PFC电路中，电感元件起到了平滑电流波形和提供反馈信号的作用。

根据PFC电感公式，我们可以计算出所需的电感数值，以满足特定的功率因数校正要求。

PFC电感公式的一般形式如下：L = (V_in * (1 - PF)) / (2 * f * I_out)其中，L表示所需的电感数值，V_in表示输入电压，PF表示功率因数，f表示工作频率，I_out表示输出电流。

根据这个公式，我们可以看到，所需的电感数值与输入电压、功率因数、工作频率和输出电流之间存在一定的关系。

当输入电压或输出电流增大时，所需的电感数值也会相应增大。

而当功率因数接近1时，所需的电感数值则会减小。

为了更好地理解PFC电感公式的应用，我们可以通过一个实际的例子来说明。

假设我们有一个PFC电路，输入电压为220V，功率因数为0.9，工作频率为50Hz，输出电流为5A。

根据上述公式，我们可以计算出所需的电感数值。

代入公式中的数值，我们可以得到：L = (220 * (1 - 0.9)) / (2 * 50 * 5) = 0.22H因此，根据所给的参数，我们需要一个电感数值为0.22H的电感元件来实现功率因数校正。

需要注意的是，PFC电感公式只是计算所需电感数值的一种方法，实际应用中还需要考虑其他因素，如电感元件的容量、损耗等。

此外，根据具体的应用需求，还可以选择不同类型的电感元件，如铁氧体电感、磁性材料电感等。

PFC电感公式是功率因数校正电路设计中的重要参考，通过计算所需的电感数值，可以实现功率因数的校正和电路效率的提高。

在实际应用中，我们需要根据具体的参数和需求，选择合适的电感元件，并综合考虑其他因素，以确保电路的稳定性和性能优化。

PFC 主动PFC和被动PFCPFC的英文全称为“Power Factor Correction”，意思是“功率因数校正”，功率因数指的是有效功率与总耗电量(视在功率)之间的关系，也就是有效功率除以总耗电量(视在功率)的比值。

现在有一个趋势，就是买电源的时候，大家都喜欢买主动PFC的产品。

这当然是一件好事情，不过也要看场合而定。

主动PFC和被动PFC简介：传统的二极管整流电路会造成电网干扰，功率因数也很低，浪费电网容量。

（但是并不浪费电能）为了解决这个问题，引入了PFC。

被动PFC是一个工频电感器，利用电感中电流不能突变的原理，可以大幅降低电网干扰，同时提升功率因数。

被动PFC的优势是：电路简单，成本低，电磁干扰小。

主动PFC其实也需要电感器：高频感应线圈，由大功率开关管控制，动态反馈跟踪，实现很高的功率因数。

主动PFC的优势是：电压适应范围宽，功率因数高。

功率因数和转换效率是两个不同的指标。

功率因数是电路的参数，交流电路中的一个指标，和线路损耗有一定的关系。

功率因数的范围是0 -- 1.0，1.0是最理想的，0 在实际电路中其实不存在。

供电局对这个指标比较重视，对于一般家用没有实际意义。

转换效率是关于能量转换的，直接决定电源的损耗大小。

转换效率的范围是0% -- 100%，100%是理想的状态，0%是最差劲的极端。

这才是我们应该关心的，转换效率越低，电源损耗越大，浪费的电越多。

功率因数不影响电表走字，0.1和1.0都是一样的走法。

转换效率要影响电表走字，转换效率越低，损耗的电能越多，电表也会多走些。

高功率因数，是在给供电局省钱。

高转换效率，是在给自己省钱。

主动PFC和电源转换效率并没有必然联系就目前市面上的产品来看，大部分高转换效率的电源都是主动PFC的，也同时拥有很高的功率因数。

这有很大一部分是市场造成的：低端电源在成本上要求太严，不可能用主动PFC；买低端电源的人通常也不会关心转换效率和功率因数。