2 kW有源功率因数校正电路设计

功率因数校正摘要：提高功率因数是开关电源一个重要指标，由UC3854构成的控制电路有电路简单、成本低、功率密度高，在中小功率场合得到了广泛应用。

关键词：功率因数乘法器UC3854引言国际标准IEC555――2中关于谐波限制标准和电磁兼容（EMC 法规对传统采用的桥式整流和大电容量滤波电路从工频市电变换为直流电源的方法提出了限制。

这是因为该交流/直流变换方式不仅输出电压极不稳定，效率很低，负载功率被限制在2KW以下，而且更主要的是会导制交流输入电流波形出现严重畸变，功率因数在0.7以下。

随着绿色电子产品的发展，近年来功率因数校正(PFC)技术获得了广泛的应用。

象开关电源、电子镇流器和变频调速器等产品，采用PFC技术日益成为强制性的要求。

第一章有源功率因数校正技术1.1：有源功率因数校正电路组成有源功率因数校正APFC是抑制电流谐波，提高功率因数最有效的方法，其原理框图如图1所示。

交流输入电压经全波整流后，再经DC/DC变换，通过相应的控制使输入电流的平均值自动跟随全波整流电压基准，同时保持输出电压稳定。

APFC电路有两个反馈控制环：输入电流环使DC/DC变压器的输入电流与全波整流电压波形相同，输出电压环使DC/DC变换器的输出电压稳定。

1.2: 主电路的拓扑结构APFC的主电路拓扑结构采用DC/DC开关变换器。

其中升压式(BOOST)变换器由于电感连续、储能电感也作滤波器抑制RFI和EMI噪声、电流波形失真小、输出功率大及共源极使驱动电路简单等优点，常常作为主电路的拓扑形式。

第二章1800W 100KH PFC 电路设计(原理图见附图)2.1: 性能指标输入：AC220V±15% 50±2HZ输出功率：POUT=1800W输出电压：V OUT=400V开关频率：F S=100KH。

2．2: 主电路的设计1．电感的设计电感在PFC电路设计中相当重要，它决定了输入电流中高频纹波电流的多少。

有源功率因数校正电路的研究与实现有源功率因数校正电路是一种用于改善电力系统功率因数的电路。

在传统的电力系统中，负载电流与电网电压不同步的情况会导致功率因数下降，这不仅会造成电网能量的浪费，还会对电力设备的正常运行造成影响。

因此，有源功率因数校正电路的研究与实现具有重要的意义。

有源功率因数校正电路主要由功率因数校正控制器、整流器和逆变器组成。

其中，整流器将交流电转换为直流电，并通过功率因数校正控制器控制逆变器的工作方式，使其能够提供与负载的需求相匹配的电流和功率因数。

逆变器将直流电转换为交流电，并输出给负载。

第一，功率因数校正控制器的设计与实现。

功率因数校正控制器是有源功率因数校正电路的核心部分，负责监测电网电压和负载电流，并控制逆变器的工作方式。

为了实现精确的功率因数校正，功率因数校正控制器需要具备高精度的测量和计算能力。

第二，整流器的设计与实现。

整流器负责将交流电转换为直流电，并为逆变器提供稳定的直流电源。

为了实现高效的能量转换和低谐波扰乱，整流器需要具备高效的功率调整和滤波功能。

第三，逆变器的设计与实现。

逆变器负责将直流电转换为交流电，并输出给负载。

为了实现高质量的交流电输出，逆变器需要具备高精度的调制和滤波功能。

第四，性能评估与实验验证。

为了验证有源功率因数校正电路的性能，需要进行实验验证。

通过对电路的输出波形、功率因数等参数进行测试和分析，可以评估电路的性能，并对其进行优化改进。

在研究与实现有源功率因数校正电路的过程中，需要考虑电路的稳定性、可靠性和成本效益等因素。

实现高精度的功率因数校正需要采用高性能的电子元器件和控制算法，这会增加电路的成本。

因此，在设计电路时需要进行合理的选型和优化，以实现性能与成本的平衡。

总的来说，有源功率因数校正电路的研究与实现对于提高电力系统的能效和稳定性具有重要的意义。

通过优化设计和控制算法，可以有效地改善电力系统的功率因数，提高电网能量的利用率，并减少对电力设备的影响。

有源功率因数校正编辑锁定本词条由“科普中国”百科科学词条编写与应用工作项目审核。

有源功率因数校正是指通过有源电路（主动电路）让输入功率因数提高，控制开关器件让输入电流波形跟随输入电压波形，相对于无源功率因数校正电路（被动电路）通过加电感和电容要复杂一些，功率因数的改善要好些，但成本要高一些，可靠性也会降低。

中文名有源功率因数校正性质技术优点功率因数的改善要好些缺点成本要高一些，可靠性也会降低目录1. 1校正电路分类2. 2工作原理有源功率因数校正校正电路分类编辑常用有源功率因数校正电路分为连续电流模式控制型与非连续电流模式控制型两类。

其中，连续电流模式控制型主要有升压型（Boost）、降压型（Buck）、升降压型（Buck-Boost）之分；非连续电流模式控制型有正激型（Forward）、反激型（Fly back）之分。

[1]有源功率因数校正工作原理编辑升压型PFC电路升压型PFC主电路如图所示，其工作过程如下：当开关管Q导通时，电流IL流过电感线圈L，在电感线圈未饱和前，电流线性增加，电能以磁能的形式储存在电感线圈中，此时，电容C放电为负载提供能量；当Q截止时，L两端产生自感电动势VL，以保持电流方向不变。

这样，VL与电源VIN串联向电容和负载供电。

升压型PFC主电路这种电路的优点是：（1）输入电流完全连续，并且在整个输人电压的正弦周期内都可以调制，因此可获得很高的功率因数；（2）电感电流即为输入电流，容易调节；（3）开关管栅极驱动信号地与输出共地，驱动简单；（4）输入电流连续，开关管的电流峰值较小，对输入电压变化适应性强，适用于电网电压变化特别大的场合。

主要缺点是输出电压比较高，且不能利用开关管实现输出短路保护。

降压型PFC电路降压型PFC电路如图所示，其工作过程如下：当开关管Q导通时，电流IL流过电感线圈，在电感线圈未饱和前，电流IL线性增加；当开关管Q关断时，L两端产生自感电动势，向电容和负载供电。

什么是功率因数校正电路如何设计一个功率因数校正电路功率因数校正电路的设计是为了改善电力系统中的功率因数，通过使功率因数接近1来提高电力系统的效率。

本文将介绍功率因数校正电路的概念和原理，并提供一个设计功率因数校正电路的步骤。

概述功率因数是衡量电路中有功功率与视在功率之比的指标。

功率因数越接近1，表示电路中的有用功率越高，无用功率（如无功功率）越低。

而功率因数校正电路的作用，则是通过改变电路中的电流波形，以提高功率因数的数值。

功率因数校正电路的设计步骤如下：1. 确定校正电路的类型在设计功率因数校正电路之前，需要明确校正电路的类型。

常见的功率因数校正电路有无源LC滤波器和有源电路两种。

无源LC滤波器主要由电感和电容组成，通过调整滤波器中的元件数值和结构来实现功率因数的校正。

有源电路则需借助电子元器件如运放、晶体管等来完成。

2. 计算电路参数根据所选类型的校正电路，需要计算电路参数。

对于无源LC滤波器，需要计算所需的电感和电容数值，以及它们的布局和连接方式。

而对于有源电路，则需计算运放或晶体管的增益和频率响应等参数。

3. 选择合适的元件根据所计算得到的电路参数，选择合适的电感、电容和其他元件。

这些元件的质量、容值和频率响应等都会直接影响校正电路的性能和效果。

4. 电路的连接和布局在连接和布局电路时，要遵循电路设计的原则，如尽量缩短信号路径和降低电路的损耗等。

对于有源电路，要保证电子元器件的正确连接，并注意电路的绝缘和屏蔽。

5. 进行测试和优化完成电路的连接后，需要进行测试和优化。

通过使用示波器等测试设备，检测电路的功率因数和性能，并根据测试结果对电路进行调整和优化。

总结功率因数校正电路的设计是为了提高电路的功率因数，并优化电力系统的效率。

通过选择合适的校正电路类型、计算得到电路参数、选择合适的元件、正确连接和布局电路，并进行测试和优化，可以设计出效果良好的功率因数校正电路。

以上是关于功率因数校正电路如何设计的简要介绍。

有源功率因数校正（APFC）原理说明本次设计采用boost升压式电路，并采用平均电流控制法（CCM），基于功率因数校正芯片UC3854设计的。

首先看下流程图：这个电路的主要部分是在元件UC3854和BOOST电路。

上图是UC3854的内部结构图。

其主要参数是它的乘法器。

乘法器是功率因素校正器的核心电路。

乘法器电路同时具有三个输入信号：控制电流，输入端电压，输出端电压。

最后，乘法器会输出一个电流。

BOOST电路：有储能电感，高频功率开关管，二极管和电容组成。

Boost 升压型变换器具有电感电流连续、储能电感能抑制RFI 和E．MI 噪声、流波形失真小、输出功率大及驱动电路简单等优点，因此常被用来作为有源功率因数正主电路拓扑。

工作原理：主电路由二极管桥式整流电路与Boost升压型DC-DC变换器组成，控制电路主要由UC3854芯片组成，包括基准电压Ur、电压误差放大器V A、电路误差放大器CA、乘法器M、脉宽调制器PWM及驱动器。

首先，交流电通过全波整流后变成直流电，为双半波正弦信号。

其次，输入电压Uo与基准电压Ur比较后，误差信号经过误差发达器放大后送入乘法器，与全波整流电压取样信号共同送到乘法器输入端，相乘后形成基波电流信号输出，基波电流信号与电流反馈信号经电流误差放大器CA相比较后输出信号，再与锯齿波信号相比较后形成PWM信号驱动功率开关管VT工作。

由于全波整流电压信号Udc为双半波正弦信号，稳定时电压误差放大器输出信号恒定，所以乘法器输出的基准电流信号波形和二极管桥式整流输出电压信号一致，也是双半波正弦信号，与高频的锯齿波信号比较后形成高频的PWM信号驱动开关管VT,可以迫使电感电流信号即输入电流信号在每个周期内按正弦规律变化，且与电路输入电压信号同相位，从而使输入电流跟踪输入电压，尽可能消除电流与电压的相位差，从而实现功率校正，提高功率因数，使功率因数近似为1。

本次设计参照原理图。

基于UC3854的两级有源功率因数校正电路的研究的开题报告一、研究背景随着电力消费的增加，电力系统中存在着越来越多的非线性负载设备，这些设备对电网带来了极大的影响。

其中，最严重的问题就是功率因数过低，不仅浪费了电能，而且还会对电网造成电压波动和设备损坏等问题。

为此，需要进行功率因数校正，以提高系统的效率和稳定性。

二、研究内容本文将基于UC3854芯片设计一种两级有源功率因数校正电路。

该电路采用交错方法，具有较高的效率和稳定性。

在设计过程中，首先需要对UC3854芯片进行深入研究，了解其特点和应用范围。

然后，根据系统需求，选择合适的器件和参数进行电路设计，并进行模拟分析和实验验证。

三、研究意义有源功率因数校正技术已经被广泛应用于各种电力系统中，可以有效提高系统的效率和稳定性，减少电能浪费。

本文的研究将基于UC3854芯片设计一种高效稳定的功率因数校正电路，为相关领域的研究和应用提供一定的参考和借鉴。

四、研究方法本研究将采用理论研究、软件仿真和实验验证相结合的方法，具体分为以下几个步骤：1. 理论研究：对UC3854芯片进行深入研究，了解其特点和应用范围，研究有源功率因数校正的原理和方法。

2. 软件仿真：根据系统需求，选择合适的器件和参数进行电路设计，在Multisim等软件中进行模拟分析，优化电路结构和参数。

3. 实验验证：将设计好的电路搭建成实验系统，进行性能测试，验证电路的可行性和效果。

五、预期结果本研究的预期结果是设计出一种高效稳定的有源功率因数校正电路，具有低成本、小体积、高精度、高可靠性等特点。

同时，将探讨该电路的拓扑结构和性能参数，为相关领域的研究和应用提供一定的参考和借鉴。

有源功率因数校正电路设计
有源功率因数校正电路是一种电路设计方案，用于调整电路功率因数，提高功率因数的数值。

传统的电路设备通常具有低功率因数，这会导致能
源浪费和电网负载过大。

有源功率因数校正电路的设计目的是使电路的功
率因数尽可能接近1，提高能源利用率和电力系统的稳定性。

直流母线电压检测模块用于检测直流母线的电压，并将其转化为电压
信号输出。

交流输入电压检测模块用于检测交流输入电压，并将其转化为
电压信号输出。

这两个模块的信号将作为输入信号输入到控制逻辑与驱动
模块。

这些输入信号将被控制逻辑模块分析处理，用于控制整流器和直流
-交流逆变器模块。

整流器模块的作用是将交流电转化为平滑的直流电，在此过程中，由
于非线性元件的存在，电流波形可能会出现畸变。

因此，需要使用滤波电
路对电流进行滤波，消除谐波，并将输出电流的波形调整为与输入电压同
频率的正弦波。

直流-交流逆变器模块的作用是将直流电转化为交流电，并将其输出。

为了使逆变器的工作更加稳定，需要使用滤波电路对输出电流进行滤波，
消除谐波，并将波形调整为与输入电压同频率的正弦波。

功率放大器输出滤波模块的作用是对功率放大器输出的电流波形进行
滤波，使其更加接近理想的正弦波，并消除谐波。

总的来说，设计有源功率因数校正电路需要综合运用电路和控制理论
的知识。

通过合理设计各个模块之间的关系和参数，可以实现对电路功率
因数的校正和调整，提高电路的能源利用率和稳定性。

有源功率因数校正电路设计
首先，根据实际的电流和电压信号，使用运算放大器将信号放大到合
适的电压范围。

然后通过滤波电路对信号进行滤波，去除高频噪声。

接下来，将滤波后的信号输入到比较器中进行相位比较。

根据相位差
的方向和大小，通过控制电路的输出信号来调整功率因数。

在实际设计中，还需要考虑一些因素，以确保电路的稳定性和可靠性。

首先，选择合适的电流和电压采样电阻，以确保采样信号的准确性和稳定性。

其次，根据负载的特性和要求，选择合适的比较器和控制电路，以实
现所需的功率因数校正。

此外，还需要考虑电路的温度特性和工作环境的影响。

因为温度对电
阻和其他电子元件的性能有很大影响，所以在设计过程中需要采取适当的
温度补偿措施。

此外，还需要考虑电路的成本和功耗。

根据实际需求，选择合适的元
件和电路结构，以降低成本和功耗。

总之，有源功率因数校正电路的设计需要综合考虑电路的原理和性能
要求，以及实际应用的需求和经济因素。

只有在充分理解电路原理的基础上，才能设计出稳定可靠、性能优良的有源功率因数校正电路。

功率因数校正电路功率因数校正电路是一种用于改善电力系统的功率因数的电路。

功率因数是衡量电路中有功功率与视在功率之比的指标，是一个无量纲的数值，通常用cosφ表示。

功率因数的大小表示了电路中有功功率（真实能量转换）和视在功率（总能量传输）的比例。

在电力系统中，有功功率是能够有效利用的功率，而视在功率则是电力供给的总功率。

在实际电力系统中，当负载处于感性（电感性）或容性（电容性）状态时，由于电感或电容的特性，电流与电压之间的相位差会导致功率因数的变化。

当负载处于感性状态时，电流会滞后于电压，功率因数为正。

当负载处于容性状态时，电流会超前于电压，功率因数为负。

一种常见的功率因数校正电路是利用谐振器的原理来实现的。

该电路由一个串联电容和一个并联电感组成。

在感性负载的情况下，电感产生的感抗可以与电容的电抗相消，从而实现相位校正。

同理，在容性负载的情况下，电容产生的电抗可以与电感的感抗相消。

另一种常见的功率因数校正电路是利用电路中的控制器进行相位校正。

该电路通过调节负载的电流和电压之间的相位差，实现功率因数的改善。

通常，控制器使用一种叫做PWM（脉宽调制）的技术来控制负载电流的相位。

PWM技术通过改变电压波形的占空比来调整电流与电压之间的相位差，从而改变功率因数。

此外，还有一些其他的功率因数校正电路设计方法，例如并联无功补偿电容器、有源功率因数校正器等。

这些方法都通过改变电路的特性，调整电流和电压之间的相位差，来实现功率因数的校正。

总的来说，功率因数校正电路是一种用于改善电力系统的功率因数的电路。

该电路可以通过改变电路的特性，调整电流和电压之间的相位差，实现功率因数的校正，提高系统的能效和电力质量。