PFC 功率因數校正

市電頻率的功率因數和諧波因數是衡量電能質量的重要指標，特別是對於以此電源供電的電子設備。

空調供應商希望 功率因數 消費者接近統一，對於電子設備來說，重要的是諧波失真盡可能低。在這樣的條件下，設備的電子元件壽命會更長，負載工作起來也會更舒適。

實際上，存在一個問題，即傳統的線性電源無法為電子設備提供合適質量甚至高效率的電能。因此，我們不得不接受一個事實，即功率因數趨於 0.7 的 80% 的電源效率被認為是常態。

而這個問題的原因在於入口處 常規開關電源 有一個帶濾波電容的二極管電橋，不管整流後的電流消耗者是不是線性負載，從網絡提供到二極管電橋的電流仍然會有突發，明顯的孤立峰，它們之間有間隙與零來自網絡的電流消耗。

出現這種情況是因為濾波電容充放電不均勻，導致功率因數降低——實際上，來自電網的電能以短脈衝消耗——電網正弦波週期每半個電流脈沖一個電流脈衝。

在由這種濾波電容器供電的電路中，這種現象會產生高次諧波失真。由這種帶有電容器的簡單整流器供電的負載的功率因數通常不會超過 0.3。

有一種簡單的“被動”方式可以略微消除尖銳的電流峰值，略微增加功率因數並略微降低這種方式 手風琴… 該方法包括在二極管電橋和濾波電容器之間添加一個電感器。這會將峰稍微圓成正弦形狀。

然而，在這種情況下，功率因數仍遠非統一（約 0.7），因為消耗的電流形狀也根本不是正弦曲線。而當多個這樣的容量不同的用戶並網時，對發電方來說就成了一個嚴重的問題。

改善功率因數和減少線路頻率諧波的最佳方法是在開關電源中使用基於脈衝升壓轉換器的相對簡單的有源功率因數校正 (PFC) 方案。這裡不僅在輸入整流電路中加入了一個電感，還加入了一個帶有驅動和控制器的場效應晶體管，以及一個二極管。

在有源功率因數校正（有源 PFC）期間，FET 在兩種狀態之間快速切換。

第一種狀態——開關閉合時，扼流圈接受整流器供電，在磁場中儲存能量，同時二極管反向偏置，負載僅由濾波電容供電。

第二種狀態是當晶體管打開時，在這部分週期中二極管進入導通狀態，現在扼流圈將能量傳輸到負載並為電容器充電。這種開關以幾十千赫茲的頻率發生電源正弦波的每個半波。

關鍵控制電路調整時間間隔的持續時間——扼流圈連接到電網的時間長度以及它為電容器供電的時間長度，以便電容器兩端的電壓保持在恆定水平，例如平均扼流圈電流。該電路將電源的功率因數提高到 0.98。

需要有能力的開關管理，以便電流消耗與網絡的交流電壓同相。為此，控制器產生一個 PWM 信號來控制 FET 的柵極，以便在正弦波的峰值處，扼流圈接收能量的時間比在接近零的電壓處（更長）更短。

PFC 控制器有一個輸出電壓反饋迴路（與參考值進行比較並保持恆定 通過脈寬調製)，以及輸入電壓和電感電流傳感器，實時準確監測平均電感電流，確保負載具有最大功率因數。