一、PFC電路基本功能
PFC電路通過精準控制輸入電流波形,使其與輸入電壓波形保持同步,從而優化功率因數并削減諧波含量。功率因數定義為輸出有功功率與輸入視在功率的比率,功率因數越高,表明電力在傳輸與轉換過程中的效率也越高,能源的利用更加充分。
二、PFC電路圖構成
整流橋:承擔將交流電轉換為脈動直流電的任務,為后續電路處理奠定基礎。
濾波電容:對整流后的脈動直流電進行濾波處理,降低電壓波動幅度,提升電能質量。
Boost電路:由電感、開關管(如MOSFET)、二極管和輸出電容協同構成。開關管依據控制信號周期性開關動作,實現電壓升壓功能,并參與功率因數校正過程。
控制部分:涵蓋電壓誤差放大器、乘法器、電流誤差放大器、PWM控制器等組件。負責實時監測輸入電壓和電流,精準計算功率因數,并據此調節開關管狀態,確保輸出電流與輸入電壓同步。
三、PFC電路工作流程
電壓電流檢測:實時檢測輸入電壓和電流信號,并將其傳輸至控制部分進行分析處理。
功率因數計算:根據檢測到的電壓和電流數據,運用特定算法計算當前功率因數,為后續調整提供依據。
電流相位調整:控制部分依據計算得出的功率因數,智能調控開關管狀態,改變輸出電流相位,使其與輸入電壓相位達成同步,這是提升功率因數的關鍵步驟。
輸出電壓穩定:持續監測輸出電壓,借助電壓環和電流環的雙閉環控制策略,確保輸出電壓穩定在設定范圍內,保障后續電路及負載的正常運行。
四、PFC電路類型


被動式PFC(無源PFC):包含電感補償式和填谷電路式兩種。電感補償式通過在整流橋堆和濾波電容間接入適配電感量,借助電感特性減小交流輸入基波電流與電壓相位差,提升功率因數;填谷電路式借助整流橋后的填谷電路增大整流管導通角,填平谷點,使輸入電流波形從尖峰脈沖轉變為近似正弦波,該方式電路構造簡單,功率因數補償效果顯著。
主動式PFC(有源式PFC):由電感電容及其元器件構成,依托專用IC精準調控電流波形,對電流電壓間相位差進行補償。主動式PFC還可充當輔助電源,其輸出直流電壓紋波極小,電能質量高。
五、典型主動式PFC電路關鍵元件


功率MOSFET開關管:通常在一次側散熱片上安置兩顆,分別標記源極(Source)、漏極(Drain)、柵極(Gate)以便識別與連接。
PFC二極管:采用與功率晶體管類似封裝技術的功率二極管,僅具兩根針腳,同樣安裝在一次側散熱片上。
電感與濾波電容:電感為電源中體積最大的電感元件;一次側濾波電容則是主動式PFC電源一次側部分最大的電解電容,二者對電路性能起關鍵支撐作用。
NTC熱敏電阻:根據溫度變化自動調節電阻值,與二級EMI中的NTC熱敏電阻功能相似,用于溫度補償與電路保護。
主動式PFC控制電路:基于一顆IC整合電路,部分整合電路可同步管控PWM電路,此類整合電路被統稱為“PFC/PWMcombo”,實現對開關管閉合的精準控制,確保整個PFC電路高效穩定運行。
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