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功率因数校正技术发展动态

功率因数校正的概念起源于1980年,但被重视和推广则在上个世纪80年代末期和90年代。欧洲和日本相继对开关电源装置的输入谐波要求制定了标准。目前有两个标准,它们是IEC555-2和IEC1000-3-2。这使得研究PFC技术已成为电源界的热点。通常有两大类PFC技术:一类是无源PFC技术,另一类是有源PFC技术。前者采用无源元件来改善输入功率因数,减小电流谐波,以满足标准要求。其特点是简单,但体积庞大、笨重,有些场合则无法满足要求;后者是用一个变换器串入整流滤波与DC/DC变换器之间,通过特殊的控制,第一强迫输入电流跟随输入电压,从而实现单位功率因数,第二反馈输出电压使之稳定,从而使DC/DC变换器的输入实现预稳。这种方法的特点是控制复杂,但体积大大减小。另外,第二级的设计也易优化,进一步提高性能。

有源功率因数校正技术的目的在于改善开关电源的输入功率因数,减小输入电流谐波,以满足IEC1000-3-2标准。具体的实现方式很多,但主要的方法有两种:一种是在整流滤波和DC/DC功率级之间串入一个有源PFC作为前置级,用于提高功率因数和实现DC/DC级输入的预稳,这种方法称为两级PFC技术,用作PFC电路的功率级基本上是Boost变换器,两级PFC技术一般用于较大功率输出的应用场合;另一种办法是努力将级与DC/DC功率级中的一些元器件共用,并实现统一的控制,通常共用的元器件是MOSFET。目前,将这种方法称为单级PFC技术。实际上它不是纯单级PFC,应当是单开关PFC。这种技术由于控制简单,元器件少,因此小功率应用非常适合。但它的功率因数、谐波等指标与功率级效率、输入电压范围、负载范围等密切相关,因此设计和优化显得尤为重要。


本文节选自《开关电源实用技术》,由镭之源激光电源收集整理
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