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入门必看 有源PFC原理知识基础科普

该技术是工程师在开关电源设计过程中常用的校正技术,能有效降低电流谐波,提高电源转换效率。PFC技术通常分为有源PFC和无源PFC这篇文章将针对有源两种PFC科普和讲解原则知识,希望能帮助新工程师的学习和设计。

工程师在日常应用中经常提到的有源性PFC事实上,该技术是在整流电路和负载之间增加一个功率变换器,然后应用电流反馈技术,通过一些适当的控制方法不断调整输入电流,跟踪输入正弦波电压波形,将输入电流校正成与电网电压相同的正弦波,因此功率因数可以提高到近似的1。由于该方案中使用了有源设备,因此被称为有源功率因数校正,页面被称为APFC。也就是说,采取措施使输入电流波接近正弦波,并与输入电压相同,使电流正弦化γ=1.同相位是因数cosφ=1。

在电路系统的实际应用和设计设计PFC其主要设计目的是减少输入电流谐波。一旦输入电流谐波减弱,直流稳压输出将在本电路系统中实现,单位输入功率因数将进一步实现。因此,在整流器和负载之间连接一个DC/DC开关变换器采用电压和电流反馈技术,跟踪输入正弦电压波形,使输入电流接近正弦,大大提高功率因数PF,一般校正后PF可提高到0.99或更高。由于谐波电流是开关电源功率因数下降的主要原因,为了改善此类系统的功率因数,必须大力改善输入电流波形畸变因数。下图显示了一般功率APFC电路框图。

有源功率因数校正原理图有源功率因数校正原理图

从上图所示的有源PFC从电路系统的功率校正原理来看,APFC在当前应用中使用的基本电路是关电源,但与传统开关电源的区别在于,DC/DC变换前无滤波电容器,电压为全波整流器输出的半波正弦脉动电压,实时检测监测正弦半波脉动直流电压、输出电流和输出负载电压全波整流器输入功率因数近似为1。

通过以上介绍,可以有源简单总结一下技术的基本原理,这个PFC技术的工作原理可以总结为利用控制电路强迫输入交流电流波形跟踪输入交流电压波形而实现交流输入电流的正弦化,并与输入电压同步。有源功率因数校正电路的特点是功率因数高,PF可达0.99以上。总谐波畸变率低,THD<10%。交流输入电压范围宽,交流输入电压范围可达AC90~270V。输出电压稳定。所需磁性元件较小。

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