在输入测整流电路中,因为二极管具有非线性特征,以及电容作为储能,输出电流会产生相角位移,波形畸变,所以开关电源电路中功率因数计算方法与线性电路不同,计算方法为:

功率因数PF = 有功功率P : 视在功率S

有源功率因数矫正APFC根据电感的电流状态分为三种工作模式:连续导通CCM,不连续导通DCM,临界导通BCM

APFC不是只能工作在一种工作模式,而是可以根据不同负载功率、负载特征工作在不同的工作模式

连续导通CCM

电感电流不会到0

一般采样电感电流控制反馈,适合高功率场合,但是控制电路较复杂。可细分为峰值电流控制,平均电流控制,滞环电流控制

峰值电流控制

开关频率固定,电流回路设计较简单,但需要额外设计以免电流震荡造成不稳定

平均电流控制

开关频率固定,设计较复杂,输入电流失真比峰值控制低

滞环电流控制

开关频率变化,设计简单,设置电流上下限来开关开关管。

可以通过调整滞环宽度来调节输入电流纹波大小,有很好的PFC矫正能力

但是整滞环宽度对开关频率影响较大

不连续导通DCM

电感电流在低功率时可持续为0

又称电压跟随控制,可恒频或变频,设计简单。

基本为输入电压变化的BOOST,但是功率器件电流应力大,不适合大功率

临界导通BCM

本文重点,BCM电感电流不会持续为0

一个开关周期内,经过电感电流下降到0时,开关再次导通。

开关管导通前电流接近为0,实现0电流开通ZCS,开关管导通损耗得以减小。

无开关管死区,不用考虑因死区造成的输入电流低频谐波畸变。而且输入电流成正弦状,大大提高了功率因数

电感不是在充电就是在放电,但正因如此,功率小时开关频率很高,此时效率较低。

输入电流纹波较大

电感PEAK电流为RMS值两倍,不适合大功率情景

变频恒导通时间控制

交错BCM PFC一般采用变频恒导通时间控制

输入电压瞬时值在0V左右时,即零交越时,占空比最高,接近1。

输入电压峰值时占空比最低,具体值和负载大小有关,下图为电压和开关频率变化关系的曲线图

开关频率和负载功率关系曲线

开关频率和输入电压有效值关系曲线

交错并联PFC

并联多个PFC,多个PFC的开关管轮流导通工作,分担工作压力,提高可负载功率,减少输出输入纹波电流。

全能废物