功率因数校正原理及相关IC

3．2PFC控制电路

为图5的虚线框中部分，主要包含一个乘法器MPX，电流误差放大器EI及PWM比较器。三者协调工作，将系统的输入电流校正为正弦波，实现谐波的抑制。原理如下:

（1）乘法器MPX包含2个输入，一个是通过电阻Ra检测输入电压，作为基准的正弦波信号。只要做到使输入电流波形与此一致，即可达到目的。乘法器的另一个输入是电压误差放大器EV的输出端，作为输出稳压的控制信号，见下述（3）。乘法器为电流输入型，不易受噪音干扰；

图4扼流圈输入型电路

图5有源功率因数校正电路原理图（原图，未做格式处理）

图6电感线圈L的电流波形示意图

图7功率因数改善后的输入电流波形,2A/DIV

（2）乘法器的输出电流信号为基准正弦波电流与电压误差放大器EV输出的积，它通过电阻Rb，产生一个信号电压。该信号电压与由电阻Rc检测到的主电路电流的信号电压之差输入到电流误差放大器EI，而EI与PWM比较器，驱动器DRIVER，主电路及Ra形成一个闭环控制。使两者的差无限接近于零。也就是说电阻Rb上的信号电压与电阻Rc上的信号电压相同，以达到电源的输入电流波形无限接近于基准正弦波的目的。

为了更容易理解，可放大示波器X轴量程，观察输入电流IL的波形，如图6所示，通过PWM控制，改变开关的占空比，来实现对输入电流的校正；

（3）一个PFC里面有2个闭环控制回路，其一就是上述的（1）、（2），我们称之为电流控制环。它实现功率因数校正。其二是由电压误差放大器EV，乘法器MPX，EI，PWM比较器，DRIVER，主电路及Ra构成的电压控制环，它使输出电压稳定在380Vd.c.。

主要设计参数有:开关频率f=95kHz；

功率因数PF=99.2％；

效率η=95.4％。

EMC:符合VCCI?A,FCC?A,VDE?A,DOC?A,及EN55022。

实现功率因数校正后的电源，其输入电流的波形，见图7。功率因数达到99.2％，THD只有0.127。与图2比较，电流波形已得到明显的校正。

3．3设计时的注意事项

扼流线圈的选取会影响到输出纹波电流的大小，及其它电路设计参数。应保证它有足够大的饱和电流，而其值L为：L=·Vmin2/（2··Pout·f）(8)

式中：Vmin为最小输入电压的峰值； Vout为输出电压； ΔIL为扼流线圈上的纹波电流峰峰值； IPmax为输入电流的峰值； Pout为输出功率； f为电源开关频率。

用来检测电流的主电路上的Rc应当选用额定功率大的电阻，且阻值应尽量小，一般在几十mΩ级。

IC的2脚，4脚间及12脚，13脚间接入RC相位补偿网络，合适的选值可以使系统更稳定，并可减小输出电压纹波。

4结语

作为限制谐波电流的对策而导入的功率因数校正，对其小型化，高效率，低价格，噪音小的要求将会越来越苛刻，特别是对其低噪音化在国外已经成为一个重要的课题，利用谐振技术的PFC控制IC也已经得到了开发和应用，如UNITRODE公司的UC3852等。改善和创新永无止境。