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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。
电子电路中的功率因数校正方法在电力系统中，功率因数是衡量负载的有效功率与视在功率之比的指标，它的大小直接影响到电路的效率和能耗。
功率因数过低不仅会造成能源的浪费，还会导致电网负荷过大，甚至影响到电力设备的正常运行。
因此，为了提高电子电路的效率和减少能源浪费，我们需要采取合适的功率因数校正方法。
一、有源功率因数校正方法有源功率因数校正是通过引入功率因数校正装置来改善功率因数的方法。
这种方法主要利用电容器、电感器等能够主动吸收或释放无功功率的器件，在电路中实现无功功率的补偿，从而提高功率因数。
电容器校正法是一种常见的有源功率因数校正方法。
通过并联连接电容器，可以补偿电路中的无功功率，并提高功率因数。
电容器校正法具有动态响应快、控制简单、成本较低等优势，广泛应用于各种电子设备和家居电器中。
二、无源功率因数校正方法无源功率因数校正是通过改变电路的拓扑结构和元器件的参数来实现功率因数的校正。
这种方法通常不需要外部能量源，适用于一些不便于引入有源装置的场合。
改变电路拓扑结构是一种常见的无源功率因数校正方法。
通过重新设计电路的连接方式，可以改变电路的功率因数。
比如，将并联电容器改为串联电容器，或者将串联电感器改为并联电感器，都可以改善功率因数。
改变元器件参数也是一种常用的无源功率因数校正方法。
比如，通过改变电容器的容值或电感器的感值，可以调整电路的无功功率，从而改善功率因数。
这种方法需要根据实际电路的负载情况和功率因数要求进行参数匹配，以达到最佳校正效果。
三、主动功率因数校正方法主动功率因数校正是一种较为高级的功率因数校正方法，它通过监测电路的功率因数，再由控制器控制相关装置实现校正。
这种方法具有较强的自动化和智能化特点，能够实时监测和调整功率因数，保持电路的最佳工作状态。
主动功率因数校正方法通常采用微处理器或数字信号处理器作为控制器，并配合电容器、电感器等装置进行校正。
控制器根据电路的负载变化和功率因数需求，计算出所需的校正量，并控制装置的工作状态和参数，实现功率因数的校正。
500W功率因数校正电路设计1功率因数的定义功率因数（PF）是指交流输入有功功率（P）与输入视在功率（S）的比值。
其可以用公式（1）表示。
（1）式中，I1表示交流输入市电的基波电流有效值；Irms表示交流输入市电电流的有效值；γ=I1/Irms，表示交流输入市电电流的波形失真系数；cosφ表示交流输入市电的基波电压和基波电流的相移因数。
所以功率因数可以定义为交流输入市电电流的波形失真系数（g）与相移因数（cosφ）的乘积，即功率因数PF主要由两个因素决定：一是交流输入市电的基波电流与基波电压的相位差φ；另一个是交流输入市电电流的波形失真因数γ。
而传统的功率因数概念是在电阻为线性负载，并假定输入电流无谐波电流（即I1=Irms或交流输入市电电流的波形失真系数g=1）的条件下得到的，这样功率因数的定义就变成了PF=cosφ。
交流输入市电的cosφ低，表示用电电器设备的无功功率大，供电设备的利用率低，供电设备的导线、变压器绕组损耗大，降低了供电线路的使用效率。
电流波形失真系数g值低，则表示输入电流的谐波分量大而基波电流的幅度小，将造成输入电流的波形畸变，对电网造成污染，严重时还会造成用电电器设备的损坏。
由于常规整流装置使用非线性器件（例如，整流二极管或可控硅），整流器件的导通角小于180o，从而产生大量的谐波电流成分。
而谐波电流成分不做功，只有基波电流成分做功，所以相移因数cosφ和电流波形失真系数（γ）相比，γ对供电线路的功率因数影响更大。
2 谐波电流对电网的危害由于常规整流装置（如二极管或可控硅等整流器件）的使用，使交流输入电流波形中含有大量的谐波电流成分，大量的谐波电流倒流入电网（称为谐波幅射：Harmonic Emission）会对电网造成“污染”，产生以下不利影响。
pfc功率因数校正原理嗨，朋友！今天咱们来唠唠这个PFC功率因数校正的原理，可有趣着呢！你知道吗？在我们的用电世界里啊，功率因数可是个挺重要的角色。
就好比一场大合唱，每个歌手（电器设备）都得配合好，这样整体的效果（电力系统的效率）才会好。
要是功率因数低，那就像是合唱里有人跑调，整个电力系统就会变得乱糟糟的。
那功率因数到底是啥呢？简单来说，功率因数就是有功功率和视在功率的比值。
有功功率呢，就是真正用来干活的功率，就像你跑步的时候，真正让你前进的那股力量。
视在功率呢，就像是你看起来付出的所有力量，这里面还包含了一些“虚”的部分，就像你跑步的时候，可能有一些多余的动作，看起来费了力，但并没有让你跑得更快。
很多电器设备啊，尤其是那些非线性负载，像电脑电源、节能灯之类的，它们就像是调皮的小捣蛋鬼。
这些设备在工作的时候，会让电流变得歪歪扭扭的，不按照正常的节奏来。
正常情况下，电压和电流应该是同步的，就像两个人手拉手，整整齐齐地往前走。
可是这些非线性负载一捣乱，电流就开始滞后或者超前电压了，这就导致功率因数变低啦。
这时候呢，PFC功率因数校正就闪亮登场啦。
PFC就像是一个超级严格的指挥家，它的任务就是把那些调皮的电流给纠正过来。
PFC有两种主要的类型，一种是无源PFC，另一种是有源PFC。
无源PFC呢，就像是用一些简单的电路元件，像是电感啊、电容啊，来给电流做一些基本的整形。
它就像是一个初级的教练，给那些电流做一些简单的训练，让它们稍微规矩一点。
不过呢，无源PFC的校正效果相对有限。
有源PFC可就厉害多啦！它就像是一个高级的指挥大师。
有源PFC里面有复杂的电路，它会不断地监测电压和电流的情况。
然后呢，通过一些聪明的算法和快速的电路控制，把电流调整得和电压几乎同步。
它就像是给电流开了一个专门的培训班，让电流按照最完美的节奏和电压一起工作。
你可以想象一下，没有PFC的时候，电力系统就像一个乱糟糟的游乐场，各种设备都在各自为政，电流到处乱窜。
功率因数校正原理及相关IC1概述近年来，随着电子技术的发展，对各种办公自动化设备，家用电器，计算机的需求逐年增加。
这些设备的内部，都需要一个将市电转换为直流的电源部分。
在这个转换过程中，会产生大量的谐波电流，使电力系统遭受污染。
作为限制标准，IEC发布了IEC1000 3 2；欧美日各国也颁布实施了各自的标准。
为此谐波电流的抑制及功率因数校正是电源设计者的一个重要的课题。
2高次谐波及功率因数校正一般开关电源的输入整流电路为图1所示：市电经整流后对电容充电，其输入电流波形为不连续的脉冲，如图2所示。
这种电流除了基波分量外，还含有大量的谐波，其有效值I为：I=(1) 式中：I1，I2，…In，分别表示输入电流的基波分量与各次谐波分量。
谐波电流使电力系统的电压波形发生畸变,我们将各次谐波有效值与基波有效值的比称之为总谐波畸变THD(TotalHarmonicDistortion)：THD=(2) 用来衡量电网的污染程度。
脉冲状电流使正弦电压波形发生畸变，见图3的波峰处。
它对自身及同一系统的其它电子设备产生恶劣的影响，如：——引起电子设备的误操作，如空调停止工作等；——引起电话网噪音；——引起照明设备的障碍，如荧光灯闪灭；——造成变电站的电容，扼流圈的过热、烧损。
功率因数定义为PF=有效功率/视在功率,是指被有效利用的功率的百分比。
没有被利用的无效功率则在电网与电源设备之间往返流动，不仅增加线路损耗，而且成为污染源。
设电容输入型电路的输入电压e为：e(t)=Em·sinω0t(3)图1电容输入型电路图2电容输入型电路的输入电流,5A/DIV图3输入电压波形发生畸变入电流i为：i(t)=Imk·sin(kω0t)(4)则有效功率Pac为：Pac=e(t)·i(t)dt=Em·Im1/2=E·I1而视在功率Pap为：Pap=E·I因此：PF=Pac/Pap=I1/I=(5)电流波形为图2的电源功率因数只有62.4％。
有源功率因数校正、功率因数的定义功率因数PF 定义为： 功率因数（PF ）是指交流输入有功功率（P ）与输入视 在功率（S ）的比值PF = P =U L11 coscos = cos '■UL 1 R 1R式中::基波因数，即基波电流有效值I i 与电网电流有效值I R 之比。
I R：电网电流有效值I仁基波电流有效值U L ：电网电压有效值 cos①：基波电流与基波电压的位移因数在线性电路中，无谐波电流，电网电流有效值 I R 与基波电流有效值I 1相等， 基波因数 =1，所以PF = • cos ①二1 • cos ①二cos ①。
当线性电路且为纯电 阻性负载时，PF = • cos ①二1 • 1 = 1。
二、有源功率因数校正技术1 •有源功率因数校正分类（1）按电路结构分为：降压式、升/降压式、反激式、升压式（boost ）。
其中升压式为简单电流型控制，PF 值高，总谐波失真（THD : Total HarmonicDistortion ）小，效率高，适用于75W~2000W 功率范围的应用场合，应用最为广 泛。
它具有以下优点：电路中的电感L 适用于电流型控制由于升压型APFC 的预调整作用在输出电容器 C 上保持高电压，所以电 容器C 体积小、储能大在整个交流输入电压变化范围内能保持很高的功率因数 输入电流连续，并且在APFC 开关瞬间输入电流小，易于 EMI 滤波 升压电感L 能阻止快速的电压、电流瞬变，提高了电路工作可靠性(1)（2）按输入电流的控制原理分为：平均电流型（工作频率固定，输入电流连续)、滞后电流型、峰值电流型、电压控制型(a)平均电流型图1输入电流波形图其中平均电流型的主要有点如下：恒频控制工作在电感电流连续状态，开关管电流有效值小、EMI滤波器体积小。
能抑制开关噪声输入电流波形失真小主要缺点是：控制电路复杂需用乘法器和除法器需检测电感电流需电流控制环路♦跟踪饯差小•瞬态特性好♦对噪声不敏憋 ♦开关频率固定 • THD/h • EMI 小♦需检測电感电流和乘法器， 控制结构复杂♦二极管反向恢复问题UC3854ABEMI :电磁干扰(Electromagnetic-interference )(3) 按输入电流的工作模式分为：连续导通模式CCM(ContinuousConductionMode)和不连续导通模式 DCM(Disco nti nu ous Con duction Mode)。
基于单周控制的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能够实现实时测量、计算与控制电
路中功率因数的电路。
该电路能够有效地提高电路效率和降低电路中
无功功率，实现节能减排的目的。
其中，单周控制是一种常用的控制
方式之一，它的设计和实现对于电路的优化至关重要。
单周控制的基本工作原理是通过测量电路中的电流和电压来计算
功率因数，并调整相应的电路参数以实现功率因数校正。
在该电路中，控制器通过电流和电压传感器采集电路中的电流和电压值，并计算出
功率因数。
然后，控制器根据功率因数的差值，通过调节PWM控制芯
片的占空比来控制电路中的有源元器件，以达到功率因数校正的目的。
在具体的电路设计中，需要考虑以下几个方面的因素：
1.电流和电压传感器的选择：根据电路的额定电压和电流值，选
择相应的传感器，并确保其精度和可靠性。
2.PWM控制芯片的选型：根据电路的具体要求选择适合的PWM控制芯片，并考虑其可靠性和功耗等特性。
3.有源元器件的选用和参数调整：根据电路的实际情况选择合适的有源元器件，并根据功率因数的测量结果进行相应的参数调整。
4.控制器的设计和编程：根据实际需求选择合适的控制器，并进行相应的编程，以实现电路的自动控制和优化。
总的来说，基于单周控制的有源功率因数校正电路设计涉及到多个方面的因素，需要进行全面的考虑和综合设计。
在实际应用中，需要根据不同的电路要求进行相应的优化和调整，以实现最佳的功率因数校正效果。
功率因数校正电路PFC电路图功率因数校正电路PFC电路图图2为图1中功率因数校正电路（PFC）的简化电路。
它对图1的输入交流电压进行整流和调节。
该PFC电路包括浪涌电流抑制电路，全波整流桥，滤波电路，扼流电感L1，PFC集成块（N1），场效应晶体管MOSF ET（Q1），输出滤波和反馈网络以及由若干个电阻、电容及二极管组成的网络。
该PFC电路把220V/50Hz 交流电压变成DC电压，其线路输入功率因数接近于1。
桥式整流电路的输出从X6处接到控制电路，经变换后为其提供12VDC电压。
经滤波后的直流电压接到扼流电感L1，该电感和Q1（由芯片N1驱动）以及滤波电容C1一起把线路输入功率因数提高到接近于1。
PFC的应用：2kW有源功率因数校正电路设计时间：2010-03-18 950次阅读【网友评论0条我要评论】收藏1 引言目前家用电器的功率前级多采用二极管全桥整流方式，这会造成电网谐波污染，功率因数下降，无功分量主要为高次谐波，其中三次谐波幅度约为基波幅度的95％，五次谐波幅度约为基波幅度的70％．七次谐波幅度约为基波幅度的45％。
高次谐波会对电网造成危害，使用电设备的输入端功率因数下降，而且产生很强的电磁干扰(EMI)，对电网和其他用电设备的安全运行造成潜在危害。
有源功率因数校正电路(Active Power Factor Corrector，APFC)可将电源的输入电流变换为与输入市电同相位的正弦波，从而提高电器设备的功率因数，减少对电网的谐波污染。
理论上，降压式(Buck)、升压式(Boost)、升／降压式(Boost-Buck)以及反激式(Flyback)等变换器拓扑都可作为APFC的主电路。
其中，Boost APFC是简单电流型控制，功率因数值高，总谐波失真小，效率高，但输出电压高于输入电压，适用于75～2 000 W功率电源，应用广泛。
因为升压式APFC的电感电流连续，储能电感可作为滤波器抑制射频干扰(RFI)和EMI噪声，并防止电网对主电路的高频瞬态冲击．电路有升压斩波电路，输出电压大于输入电压峰值，电源允许的输入电压范围扩大，通常可达90～270 V，提高电源的适应性，且升压式APFC控制简单，适用的功率范围宽。
收稿日期:20020719有源功率因数校正技术原理及应用APFC Technology Pr i nc iple and Appl ica tion朱方明ZHU Fangm ing余建刚YU J iangang (总参通信部驻宝鸡地区军代室 宝鸡 721006) (总参三部12局 上海 200072) (General Staff Signal m an m inistry Bao ji D elegate Secti on,Bao ji,721006,Ch ina)(General Staff12th bureau3rd m inistry,Shanghai,200072,Ch ina)摘 要:介绍功率因数校正定义、原理及A PFC控制方法,并进行实例分析。
关键词:PFC;A PFC;U C3854 目前国际上推行的IEC555-2,EN60555-2, IEEE-159等标准对电子生产厂家入网电气设备的电流谐波值进行了限制,因此,采用功率因素校准方法来实现“绿色能源”革命已势在必行。
本文将简要介绍有关功率因数的概念及应用实例。
1 谐波电流对电网的危害脉冲状的输入电流,含有大量谐波,一方面使谐波噪声水平提高,同时在A C-DC整流电路的输入端必需增加滤波器,既贵,体积、重量又庞大、笨重。
而且大量电流谐波分量倒流入电网,还会造成对电网的谐波“污染”。
一方面产生“二次效应”,即电流流过线路阻抗造成谐波电压降,反过来使电网电压(原来是正弦波)也发生畸变;另一方面,会造成电路故障,使变电设备损坏。
例如线路和配电变压器过热;谐波电流会引起电网L C谐振,或高次谐波电流流过电网的高压电容,使之过流、过热而爆炸;在三相电路中,中线流过三相三次谐波电流的叠加,使中线过流而损坏等等。
所以对电子设备进行功率因素校正已成必然趋势。
2 功率因数的定义及校正原理功率因数P F(Pow er Facto r)的定义是指:交流输入有功功率与输入视在功率之比值,其表达式为: P F=P实 P视=P (V RM S×I RM S)=V R×I1co sΩ (V R×I R)=I1co sΩ I R=Χco sΩ式中,V R是电网电压有效值,I R是电网电流有效值,I1是基波电流有效值,Χ=I1 I R是电网电流交流失真因数(又称基波因数),co sΩ是基波电压和基波电流的相移因数。
什么是无源和有源功率因数校正？有源功率因数校正有什么优点？无源功率因数校正（Passive Power Factor Correction，PFC）是通过使用无源元件（如电感器、电容器或者二极管等）来改善电流和电压的相位差，以达到改善功率因数的目的。
通过添加无源元件，可以调整负载对电网的负载响应，减小功率因数的影响。
有源功率因数校正（Active Power Factor Correction，APFC）是通过使用主动电子元件（如开关器件和控制电路）来实时控制负载对电网的响应，以使负载能够几乎完全吸收电源提供的有用功率。
它通过快速调整输入电流的波形，以使其与电压波形同步并保持相位一致，从而实现高功率因数校正。
有源功率因数校正通常通过开关电源和PWM控制电路来实现。
有源功率因数校正（APFC）相对于无源功率因数校正（PFC）具有以下优点：1.提高功率因数：有源功率因数校正可以将功率因数调整到接近1的情况，有效地改善了对电网的负载。
这有助于减少系统对电网的压力，提高电网的稳定性。
2.具有更快的响应速度：有源功率因数校正可以实时调整电流波形以适应负载变化，因此具有更快的响应速度。
这使得有源功率因数校正能够更好地适应动态负载变化。
3.较小的谐波失真：有源功率因数校正可以通过控制开关器件的工作，减少谐波失真。
相比之下，无源功率因数校正只能在输入电压/电流波形之间改变相位角，无法控制谐波失真。
4.更高的效率：由于有源功率因数校正可以减小无功功率的贡献，有效提高了功率因数，从而减少了无效的功耗，提高了系统效率。
综上所述，有源功率因数校正通过实时控制电流波形和响应负载变化，能够有效、准确地调整功率因数，改善系统对电网的适应性和稳定性，具有更高的效率和响应速度。
这使得有源功率因数校正在工业和商业应用中得到广泛应用。
有源功率因数校正电路工作原理分析
中心议题：
升压型PFC电路原理及优缺点
降压型PFC电路原理及优缺点
升降压型PFC电路原理及优缺点
正激型PFC电路原理及优缺点
反激型PFC原理及优缺点
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，下面对这几种电路的工作原理分别加以介绍。
1.升压型PFC电路
升压型PFC主电路如图1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。
图1 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;。
