开关电源功率因数校正电路设计与应用实例之：概述（二）

从不同的角度看，有源功率因数校正技术有多种分类方法。从电网供电方式可分为单相PFC电路和三相PFC电路。

从软开关特性来划分，有源PFC可分为两类：零电流开关PFC技术。零电压开关PFC，技术。按实现软开关的具体方法还可以进一步划分：并联谐振型、串联谐振型以及准谐振型。

从控制方法来分，有源功率因数校正可以采用脉宽调制(PWM)、频率调制(FM)、单环电压反馈控制、双环电流模式控制、数字控制、滑模控制以及单周期控制以及其他各种控制方法。

从拓扑结构上划分，有源功率因数校正电路可分为预调整器型PFC以及单级组合PFC，变换器两种形式，后者被认为是较理想的有源功率因数校正电路结构。

一般认为有两种基本的有源PFC技术，一种是变换器工作在连续导电模式的”乘法器”型；另一种是变换器工作在不连续导电模式的”电压跟随器型”实际上还有磁放大PFC，技术、三电平PFC，技术和不连续电容电压模式(DCVM)PFC技术等。

有源功率因数校正(ActivePowerFactorCorrection，APFC)技术是直接采用有源开关或AC/DC变换技术，使输入电流成为和电网电压同相位的正弦波。在整流器和负载之间接入一个DC/DC开关变换器，应用电流反馈技术，使输入端电流ii波形跟踪交流输入正弦电压波形，使电网输入端的电流波形逼近正弦波，并与输入的电网电压同相位。主要优点是：可得到较高的功率因数，总谐波畸变THD小，可在较宽输入电压范围和宽带下工作，体积、重量小，输出电压也可保持恒定。主要缺点是:电路复杂，MTBF(平均无故障时间)下降，成本较高，效率会有所降低等。有源功率因数校正技术已广泛应用AC/DC开关电源，交流不间断电源(UPS)等领域。

①按有源功率因数校正拓扑分类

a.降压式。因噪声大，滤波困难，功率开关管上电压应力大，控制驱动电平浮动，很少被采用。

b.升/降压式。须用两个功率开关管，有一个功率开关管的驱动控制信号浮动，电路复杂，较少采用。

c.反激式。输出与输入隔离，输出电压可以任意选择，采用简单电压型控制，适用于150W以下功率的应用场合。

d.升压式(Boost)。简单电流型控制，PF值高，总谐波失真(THD)小，效率高，但是输出电压高于输入电压。适用于75～2000W功率范围的应用场合，应用最为广泛。它具有以下优点：电路中的电感L适用于电流型控制，由于升压型APFC的预调整作用在输出电容器C上保持高电压，所以电容器C体积小、储能大，在整个交流输入电压变化范围内能保持很高的功率因数，当输入电流连续时，易于EMI滤波，升压电感L能阻止快速的电压、电流瞬变，提高了电路工作可靠性。

②按输入电流的控制原理分类

a.平均电流型。工作频率固定，输入电流连续(CCM),波形图如图1-10(a)所示。TI公司的UC3854就工作在平均电流控制方式。

这种控制方式的优点是：恒频控制，工作在电感电流连续状态，开关管电流有效值小、EMI滤波器体积小；能抑制开关噪声；输入电流波形失真小。

主要缺点是：控制电路复杂，须用乘法器和除法器，需检测电感电流，需电流控制环路。

b.滞后电流型。工作频率可变，电流达到滞后带内发生功率开关通与断操作，使输入电流上升、下降。电流波形平均值取决于电感输入电流，波形图如图1-10(b)所示。

c.峰值电流型。工作频率变化，电流不连续(DCM)工作波形图如图1-10(c)

所示。DCM采用跟随器方法具有电路简单、易于实现的优点，但存在以下缺点：

·功率因数和输入电压Uin与输出电压Uo的比值Uin/Uo有关，即当Uin变化时，功率因数PF值也将发生变化，同时输入电流波形随Uin/Uo的加大而THD变大。

·开关管的峰值电流大(在相同容量情况下，DCM中通过开关器件的峰值电流为CCM的两倍),从而导致开关管损耗增加。所以在大功率APFC中，常采用CCM方式。

d.电压控制型。工作频率固定，电流不连续，采用固定占空比的方法，电流自动跟随电压。这种控制方法一般用在输出功率比较小的场合，另外在单级功率因数校正中多采用这种方法，工作波形图如图1-10(d)所示。

③其他控制方法

a.非线性载波控制技术。非线性载波控制(NLC)不需要采样电压，内部电路作为乘法器，即载波发生器为电流控制环产生时变参考信号。这种控制方法工作在CCM模式，可用于Flyback、Cuk、Boost等拓扑中，其调制方式有脉冲前沿调制和脉冲后沿调制。

b.单周期控制技术。单周期控制是一种非线性控制技术。该控制方法的突出特点是无论是稳态还是暂态，它都能保持受控量(通常为斩波波形)的平均值恰好等于或正比于给定值，即能在一个开关周期内，有效地抑制电源侧的扰动，既没有稳态误差，也没有暂态误差，这种控制技术可广泛应用于非线性系统的场合，不必考虑电流模式控制中的人为补偿。

c.电荷泵控