PFC電路簡介

　　PFC不是一個新概念了，在UPS電源要運用地較多，而PC電源上很少見到PFC電路。PFC在PC電源上的興起，主要是源于CCC認證，所有需要通過CCC認證的電腦電源，都必須增加PFC電路。PFC就是“功功率因數校正”的意思，主要用來表征電子產品對電能的利用效率。功率因數越高，說明電能的利用效率越高。

　　PC電源采用傳統的橋式整流、電容濾波電路會使AC輸入電流產生嚴重的波形畸變，向電網注入大量的高次諧波，因此網側的功率因數不高，僅有0.6左右，并對電網和其它電氣設備造成嚴重諧波污染與干擾。早在80年代初，人們已對這類裝置產生的高次諧波電流所造成的危害引起了關注。1982年，國際電工委員會制訂了IEC55－2限制高次諧波的規范（后來的修訂規范是IEC1000－3－2），促使眾多的電力電子技術工作者開始了對諧波濾波和功率因數校正（PFC）技術的研究。電子電源產品中引入PFC電路，就可以大大提高對電能的利用效率。

　　PFC有兩種，一種是無源PFC（也稱被動式PFC），一種是有源PFC（也稱主動式PFC）。無源PFC一般采用電感補償方法使交流輸入的基波電流與電壓之間相位差減小來提高功率因數，但無源PFC的功率因數不是很高，只能達到0.7~0.8；有源PFC由電感電容及電子元器件組成，體積小，可以達到很高的功率因數，但成本要高出無源PFC一些。

　　有源PFC電路中往往采用高集成度的IC，采用有源PFC電路的PC電源，至少具有以下特點：

　　1） 輸入電壓可以從90V到270V；

　　2） 高于0.99的線路功率因數，并具有低損耗和高可靠等優點；

　　3） IC的PFC還可用作輔助電源，因此在使用有源PFC電路中，往往不需要待機變壓器；

　　4） 輸出不隨輸入電壓波動變化，因此可獲得高度穩定的輸出電壓；

　　5） 有源PFC輸出DC電壓紋波很小，且呈100Hz/120Hz（工頻2倍）的正弦波，因此采用有源PFC的電源不需要采用很大容量的濾波電容。

　　單相pfc硬件電路設計方案（一）

　　采用BOOST+UCC28019+FPGA 輔助調節實現

　　該方案的控制方法也是模擬控制方法。UCC28019 是TT 公司新近推出的一種功率因數校正芯片，該芯片采用平均電流模式對功率因數進行校正，使輸入電流的跟蹤誤差產生的簡變小于1%，實現了接近于1的功率因數。UCC28019 組成的PFC 電路，輸出電壓可通過調節反饋電壓進行改變。簡單的外圍電路可對電壓環和電流環靈活補償。

　　系統的總體設計圖

　　BOOST和PFC的電路原理圖

　　本系統選擇了380V-220V 的隔離變壓器，大功率自耦調壓器。大容量整流橋MP256。繼電器選擇JZC-22F 用于過流時保護動作開關。開關管選用場效應管IRFP540，以及續流二極管、輸人電感。輸入濾波電容。輸出電容的選擇在下面分別進行計算分析。

　　單相pfc硬件電路設計方案（二）

　　單項PFC電路結構示意圖

　　基本原理分析

　　單相PFC電路的結構如圖1所示，由二極管橋式整流與Boost轉換器級聯而成，直流輸出電壓穩定在400V.圖1中，1為交流側輸入電壓；i 為交流側輸入電流；為整流后全波電壓s’為電流參考輸入指令電壓i 為整流輸出電流;R 為檢流電阻+R，Rz 為分壓電阻；R，為滯環電阻1UR 為in 輸出的采樣電壓$u‘R 為比較器反向端輸入電壓；slo 為輸出直流電壓;tl.為滯環比較器輸出電壓;D2 為理想- 二極管（實際電路中沒有）ug為u。截止負反饋輸出電區。電路工作條件：輸入電壓u-（220土220X 100%）V，額定輸出電F 4（ 0V，額定輸出功率120W）。

　　單相pfc硬件電路設計方案（三）

　　本文采用功率因數校正集成電路UC3854，研制出 1.5KW單相PFC整流電源，其開關頻率為100kHz，該電源可用作一次通信開關電源的輸入整流電源。

　　主電路圖1

　　主電路采用升壓型變換電路，其原理圖如 圖1所示。控制電路采用功率因數校正集成電路UC3854，其原理圖如圖2所示。UC3854采用平均電流控制方式，該器件具有軟起動特性，且具有較高的基準電壓（7.5V）與振蕩器輸出幅值（5V），提高了器件的噪聲容限，特別適用于功率較大的場合。

　　對于大功率整流電源，S通常采用兩個MOSFET器件并聯，由于器件并聯，使得柵極輸入電容增大，從而導致柵極驅動信號下降沿變緩，引起關斷時間過長，產生較大的開關損失。本文采用柵極驅動加速電路來提高器件的關斷速度，如圖3所示，當器件關斷時，三極管T飽和導通，加快了柵極電容的放電速度，從而提高了關斷速度，降低了關斷損耗。

　　起動浪涌抑制 起動前，V0=0，如突然通電，一方面會產生很大的起動沖擊電流，另一方由于L，Co諧振，輸出電容的電壓可能充電到輸入電壓峰值的2倍，如輸入有效值電壓為260V，則輸出電壓V0可能達到730V。起動產生的高壓和大電流將會引起開關管燒壞，必須抑制起動浪涌電流。通常可采用兩種抑制起動浪涌方法。一種方法是在輸入端串接負溫度系數的熱敏電阻，這一方法一般在小功率電源中使用。另一種方法是采用在輸入電路電阻通過起動，首先通過起動電阻將輸出電容充電到電源峰值，然后利用繼電器短接電阻，再起動UC3854。其電路圖如圖4所示。

　　欠壓、過壓保護在PFC整流電源中也很重要。如果欠壓，則為了輸出額定功率，必須具有過大的輸入電流，電流過大容易引起開關管發熱燒壞。如果過壓，因為輸出電壓一般為380V～400V，過高的輸入電壓峰值，使升壓電路功能喪失，則電流過沖，輸入電流諧波增大，功率因數降低。欠壓，過壓保護電路如圖5所示，其中上圖為過壓保護，下圖為欠壓保護。

　　UC3854內部電路有一個電流反饋控制環。當開關管的電流達到給定則截止，即開關管 每個開關周期都有限流保護。另外，UC3854還可以通過管腳2來抑制峰值電流。

　　單相pfc硬件電路設計方案（四）

　　開關充電器中的單級PFC電路

　　電動車充電器的變換器工作在高頻狀態下，會對電網造成諧波污染，必須采取有效措施 （如功率因數校正或無功補償等技術），限制電動車充電器變換器進入電網的總諧波量。就目前而言，充電變換器必須滿足IEEE519-1992標準或類似的標準。要滿足這些標準，根據不同充電等級要求，充電器變換器可以選擇單級或兩級結構的PFC電路與充電功能一體化的充電器。為了進一步提高變換效率，在高頻下工作可以采用軟開關電路，以減少開關管的損耗。