开关电源PFC讲解
带PFC的开关电源作用介绍 浅谈带PFC的开关电源性能特点
带PFC的开关电源作用介绍浅谈带PFC的开关电源性能特点本文主要是关于PFC稳压开关电源的相关介绍，并着重对PFC稳压开关电源的作用及性能特点进行了详尽的阐述。
PFC稳压开关电源PFC就是功率因数校正的意思，主要用来表征电子产品对电能的利用效率。
功率因数越高，说明电能的利用效率越高。
PC电源采用传统的桥式整流、电容滤波电路会使AC输入电流产生严重的波形畸变，向电网注入大量的高次谐波，因此网侧的功率因数不高，仅有0.6左右，并对电网和其它电气设备造成严重谐波污染与干扰。
早在80年代初，人们已对这类装置产生的高次谐波电流所造成的危害引起了关注。
1982年，国际电工委员会制订了IEC55－2限制高次谐波的规范（后来的修订规范是IEC1000－3－2），促使众多的电力电子技术工作者开始了对谐波滤波和功率因数校正（PFC）技术的研究。
电子电源产品中引入PFC电路，就可以大大提高对电能的利用效率。
PFC有两种，一种是无源PFC（也称被动式PFC），一种是有源PFC（也称主动式PFC）。
无源PFC一般采用电感补偿方法使交流输入的基波电流与电压之间相位差减小来提高功率因数，但无源PFC的功率因数不是很高，只能达到0.7~0.8；有源PFC由电感电容及电子元器件组成，体积小，可以达到很高的功率因数，但成本要高出无源PFC一些。
有源PFC电路中往往采用高集成度的IC，采用有源PFC电路的PC电源，至少具有以下特点：1）输入电压可以从90V到270V；2）高于0.99的线路功率因数，并具有低损耗和高可靠等优点；3）IC的PFC还可用作辅助电源，因此在使用有源PFC电路中，往往不需要待机变压器；4）输出不随输入电压波动变化，因此可获得高度稳定的输出电压；5）有源PFC输出DC电压纹波很小，且呈100Hz/120Hz（工频2倍）的正弦波，因此采用有源PFC的电源不需要采用很大容量的滤波电容。
在上世纪80年代起，用电器具大量的采用效率高的开关电源，由于开关电源都是在整流。
简述PFC稳压开关电源是什么
简述PFC稳压开关电源是什么
在PFC开关电源当中，开关稳压电源是非常重要的一个组成部分。
PFC当中的开关稳压电源功能和普通的开关稳压电源的区别并不巨大，只是在供电上有所区别。
普通的开关稳压电源需要220V整流供电，而PFC稳压开关电源是由B+PFC供电。
本文就将针对PFC电源进行简单的介绍。
整流以后不加滤波电容器，把未经滤波的脉动正半周电压作为斩波器的供电源，由于斩波器的一连串的做开关工作脉动的正电压被斩成电流波形，其波形的特点是：
1、电流波形是断续的，其包络线和电压波形相同，并且包络线和电压波形
相位同相。
2、由于斩波的作用，半波脉动的直流电变成高频(由斩波频率决定，约
100KHz)交流电，该高频交流电要再次经过整流才能被后级PWM开关稳压电源使用。
3、从外供电总的看该用电系统做到了交流电压和交流电流同相并且电压波
形和电流波形均符合正弦波形，既解决了功率因素补偿问题，也解决电磁兼容(EMC)和电磁干扰(EMI)问题。
该高频交流电在经过整流二极管整流并经过滤波变成直流电压(电源)向后级的PWM开关电源供电。
该直流电压在某些资料上把它称为：B+PFC(TPW- 4211即是如此)，在斩波器输出的B+PFC电压一般高于原220交流整流滤波后的+300V，其原因是选用高电压，其电感的线径小、线路压降小、滤波电容容量小，且滤波效果好，对后级PWM开关管要求低等诸多好处。
目前PFC开关电源部分，起到开关作用的斩波管(K)有两种工作方式：
1、连续导通模式(CCM)：开关管的工作频率一定，而导通的占空比(系数)随。
开关电源参数计算(带PFC)
LITE ON
⑦主MOS耐压值的确定
从变压器的电流波形可知,电流在减少时会产生一个反电动势。 在主MOS导通时有: V0高压=(ΔＩ/Δ ton)*L主 (电感特性) = Δ Ф /Δ t=Δ B * S *N /Δ ton (法拉第电磁感应定律) 从中可以导出 Δ B=( V0高压Δ ton)/SN 在截止时,由法拉第电磁感应定律： ε=ε反+ε漏=Δ Ф /Δ tr=Δ B *S *N /Δ tr =(V0高压Δ ton)/ Δ tr 上式变形后得; ε*Δ tr= V0高压Δ ton (面积相等,tr 包括泄磁阶段,恢复阶段) 同时在截止时,由二次测反加回一次侧的电压ε反大小应为 ε反=V0’*N 这样在主MOS上产生的压降为 V=V0高压+ε反= V0高压+V0’*N 在考虑主变压器的漏感时有下述方程： ε漏=(Ip/tr泄磁)*L漏
将η2=0.85, I0=12.5A（正常工作）, N=11, R=(2*511)KΩ, f入＝47Hz代入 上式得到电容值为18.0327uF
若取I0=17A,则对应的电容容值为25.524uF. ⑨ 关机时间的确定 由能量关系可知，电容上消耗的能量应等于负载得到的能量，随着电 容上电压的下降，为了保持输出端电压的稳定，MOS管会逐渐增加占空比 ，但当占空比达到极大值 。
LITE ON
2.能源浪费问题: 过低的功率因数值若是从能量之观点来解释,意味着输入电流的 总谐波失真(Total Harmonic Distortion,THD)很高，因此一部 传统式电源从标准插座（Standard Outlet)上所吸取之功率将 只有插座上额定功率的五分之三左右，异言之将有五分之二的 能量消耗在高频谐波电流上。 因此为了提升电源转换器之输出额定功率，减少能源浪费 及杂讯干扰功率因数较正是有其必要的。 二.功率因数修正技术 一般的桥式整流之所以会导致PF值较低，可有以下讨论看出， 如图所示，全桥式整流只有在电源电压Vi高于电容电压Vo时才 会导通，在这些期间输入电流必须供应半周所需之能量，因此 其波形呈现高尖之特性，这样的波形含有大量的高次谐波，其 功率因数也只能达到0.5~0.7。
现代开关电源为什么要采用PFC技术----开关电源滤波电容的危害(1)
现代开关电源为什么要采用PFC技术----开关电源滤波电容的危害郝铭开关电源效率高、适应电压范围宽、功率大已经被电器设备广泛的采用，但是它的负面作用随着大量的应用也逐步显现，这就是在开关电源电路中一般是采用整流后直接滤波的方式向后级电路提供直流供电，这种整流后直接滤波的方式造成的供电线路中电流波形的严重畸变而产生的危害已经到了不解决不行的地步了。
为什么会有这么严重的危害？我们下面用二极管半波整流电路为例加以解释；图1是半波二极管整流电路的四种不同的电路（由上至下）；图1-1是二极管整流后只有一只负载电阻R；图1-2是二极管整流后只有一只滤波电容C；图1-3是二极管整流后只有一只负载电阻R和滤波电容C；图1-4是二极管整流后只有两只负载电阻R和滤波电容C。
图1-1：当交流市电加到整流二极管上时；交流电的正半周二极管导通经过负载电阻R 形成电流；交流市电的每一个周期中（00～3600）只有正半周（00～1800）到来时整流二极管正偏导通，也就是在正弦波整流电路中；二极管的负载是阻性时，每一个正弦波的正半周二极管均导通；二极管的导通角为：1800，（图中阴影部分是电流波形）可以看出阻性负载的整流电路，二极管流过的电流其波形、相位和所加的市电电压波形、相位是相同的。
图1-2：当交流市电加到整流二极管上时；在第一个周期的00～3600中由00开始二极管开始导通施加于二极管上的电压瞬时值逐渐增大，随着导通角的增加，二极管的导通电流也逐渐加大，由于二极管的负载是一只滤波电容C，那么二极管流过电流对电容C充电，随着输入正弦波交流电角度的不断增加，输入电压的瞬时值不断增加，到达900时，达到最大值（峰值：311V），并且电容C上的电压也达到最大值（311V），接着输入电压的瞬时值由正半周的900～1800时，其瞬时值逐步下降，由于电容C在峰值时充电电压达到311V，此电压无法释放，始终维持在311V，此电压同时也加在整流二极管的输出端，这样在二极管输入端的电压不管在其它任何时候，（由00～3600～7200.。
开关电源功率因数校正PFC(非常好).pdf
开关电源功率因素校正（PFC）及其工作原理什么是功率因数补偿，什么是功率因数校正：功率因数补偿：在上世纪五十年代，已经针对具有感性负载的交流用电器具的电压和电流不同相（图1）从而引起的供电效率低下提出了改进方法（由于感性负载的电流滞后所加电压，由于电压和电流的相位不同使供电线路的负担加重导致供电线路效率下降，这就要求在感性用电器具上并联一个电容器用以调整其该用电器具的电压、电流相位特性，例如：当时要求所使用的40W日光灯必须并联一个4.75μF的电容器）。
用电容器并连在感性负载，利用其电容上电流超前电压的特性用以补偿电感上电流滞后电压的特性来使总的特性接近于阻性，从而改善效率低下的方法叫功率因数补偿（交流电的功率因数可以用电源电压与负载电流两者相位角的余弦函数值cosφ表示）。
图1在具有感性负载中供电线路中电压和电流的波形而在上世纪80年代起，用电器具大量的采用效率高的开关电源，由于开关电源都是在整流后用一个大容量的滤波电容，使该用电器具的负载特性呈现容性，这就造成了交流220V在对该用电器具供电时，由于滤波电容的充、放电作用，在其两端的直流电压出现略呈锯齿波的纹波。
滤波电容上电压的最小值远非为零，与其最大值(纹波峰值)相差并不多。
根据整流二极管的单向导电性，只有在AC线路电压瞬时值高于滤波电容上的电压时，整流二极管才会因正向偏置而导通，而当AC输入电压瞬时值低于滤波电容上的电压时，整流二极管因反向偏置而截止。
也就是说，在AC线路电压的每个半周期内，只是在其峰值附近，二极管才会导通。
虽然AC输入电压仍大体保持正弦波波形，但AC输入电流却呈高幅值的尖峰脉冲，如图2所示。
这种严重失真的电流波形含有大量的谐波成份，引起线路功率因数严重下降。
在正半个周期内（1800），整流二极管的导通角大大的小于1800甚至只有300－700，由于要保证负载功率的要求，在极窄的导通角期间会产生极大的导通电流，使供电电路中的供电电流呈脉冲状态，它不仅降低了供电的效率，更为严重的是它在供电线路容量不足，或电路负载较大时会产生严重的交流电压的波形畸变（图3），并产生多次谐波，从而，干扰了其它用电器具的正常工作（这就是电磁干扰－EMI和电磁兼容－EMC问题）。
pfc电路工作原理详解
pfc电路工作原理详解PFC（Power Factor Correction）电路是一种用于改善电源的功率因数的电路。
它通过对电源输入电压进行调整，使其与电流之间的相位差最小化，从而使功率因数接近1，减少电源对网络的污染，提高能源利用效率。
PFC电路的主要原理是利用电感元件和开关管实现对输入电流的精确控制。
通常，PFC电路采用谐振变换器（resonant converter）的拓扑结构，该结构由开关管、电感元件和电容元件组成。
其工作过程如下：1. 运行起始：PFC电路通过DC/DC变换器将输入的交流电源转换为稳定的直流电压。
当交流电源接通时，电源电压经过整流和滤波后供给谐振变换器。
2. 开关管控制：谐振变换器中的开关管控制着电源电压的输出情况。
开关管周期性地进行开关操作，将电源电压分割成若干个窄脉冲，并根据反馈信号调整开关频率和占空比，以控制输出的电源电压。
3. 电感元件：谐振变换器中的电感元件负责存储和释放能量。
当开关管导通时，电感元件储存能量；当开关管断开时，电感元件释放能量，并通过变压器传递给输出负载。
4. 电容元件：谐振变换器中的电容元件用于平滑输出电压，并降低交流噪声。
PFC电路的工作原理就是通过控制开关管的导通和断开来调整电源电压和当前传输，从而实现功率因数的改善。
通过增大导通时间和缩小断开时间，PFC电路可以使当前正弦波与电压正弦波之间的相位差减小，功率因数得以提高。
需要注意的是，PFC电路的控制需要采用高精度的控制策略和合适的开关频率，以确保电压和电流的同步性，避免谐振变换器的过渡过程中出现过大的振荡和损耗。
此外，PFC电路还需要考虑开关管的选择和功耗，以实现高效、可靠和长寿命的运行。
总而言之，PFC电路利用谐振变换器的设计和控制，在输入电流与电压之间实现同步性，从而改善功率因数，提高电源的能效。
通过对电压和电流进行精确控制，PFC电路使电源对网络的污染减少，同时提高了能源的利用效率。
PFC基础知识及FOC工作原理
PFC基础知识及FOC工作原理PFC（Power Factor Correction，功率因数校正）是电力电子技术中的重要概念，用于提高交流电源的功率因数，减少谐波污染，提高电能的利用率。
在现代电力系统中，为了减少电能的损耗和环境污染，提高电力的可靠性和稳定性，PFC技术得到了广泛的应用。
下面将介绍PFC的基础知识及FOC（Field-Oriented Control，矢量控制）的工作原理。
PFC的基础知识：1. 功率因数（Power Factor）是指电流与电压之间的相位差，是用来衡量电源的有效功率与视在功率之比的一个无量纲物理量。
功率因数的理论范围是-1到1之间，当功率因数为1时，称为纯电阻性负载，表示电源输出的真正功率与电源输入的视在功率相等，电流与电压完全同相，是最理想的情况。
2.应用传统的整流电路（如桥式整流电路）时，由于其特性导致电流波形不是正弦波，会形成谐波，谐波会增加电网的负荷，降低电能的利用率，导致功率因数下降。
因此，需要对电流波形进行调整，使之与电源的电压波形相一致，从而提高功率因数。
3.PFC技术主要有主动PFC和被动PFC两种方式。
主动PFC通过增加一个特定的电路来改进功率因数，常用的技术有整流器前级的开关转换电路、变压器和电容器的组合电路等。
被动PFC通过选择合适的元件参数和拓扑结构来提高功率因数，常见的技术有谐振式反激电路、无源滤波电路等。
FOC的工作原理：FOC是一种用于交流电机驱动的控制策略，通过将电机的控制转化为矢量控制，实现精准的速度和扭矩控制。
其基本思想是将电机的空间矢量分解为两个独立的分量：磁场定向分量和磁场幅值分量。
磁场定向分量决定了电机的位置和速度，磁场幅值分量决定了电机的扭矩。
FOC的步骤如下：1.通过传感器测量电机的转子位置和速度信息，并将其送入控制器。
2.根据转子位置信息，计算电机的空间矢量分解，包括磁场定向分量和磁场幅值分量。
3.通过电流控制器控制电机的磁场定向分量，使其与期望的磁场定向分量相一致，从而实现精确的速度和位置控制。
简述什么是PFC,PFC稳压开关电源是什么
简述什么是PFC，PFC稳压开关电源是什么PFC的英文全称为Power Factor CorrecTIon，意思是功率因数校正，功率因数指的是有效功率与总耗电量（视在功率）之间的关系，也就是有效功率除以总耗电量（视在功率）的比值。
基本上功率因数可以衡量电力被有效利用的程度，当功率因数值越大，代表其电力利用率越高。
什么是PFC？PFC是电脑电源中的一个非常重要的参数，全称是电脑功率因素，简称为PFC，等于视在功率乘以功率因素，即：功率因素=实际功率/视在功率功率因素：功率因数表征着电脑电源输出有功功率的能力。
功率是能量的传输率的度量，在直流电路中它是电压V和电流A和乘积。
在交流系统里则要复杂些：即有部分交流电流在负载里循环不传输电能，它称为电抗电流或谐波电流，它使视在功率（电压V olt乘电流Amps）大于实际功率。
视在功率和实际功率的不等引出了功率因素，功率因素等于实际功率与视在功率的比值。
视在功率：即交流电压和交流电流的乘积，用公式表示为：S=UI。
上式中，S是额定输出功率，单位是V A（伏安），U是额定输出电压，单位是V，如220V、380V等；I是额定输出电流，单位是A。
视在功率包括两部分：有功功率（P）和无功功率（Q），有功功率是指直接做功的部分。
比如使灯发亮，使电机转动，使电子电路工作等。
因为这个功率做功后都变成了热量，可以直接被人们感觉到，所以有些人就产生一个错觉，即把有功功率当成了视在功率，孰不知有功功率只是视在功率的一部分，用式表示：P=SCOS0=UICOS ＝UIF上式中，P是有功功率，单位是W（瓦），F=COS 被称为功率因数，而是在非线性负载时电压电流不同相时的相位差。
无功功率是储藏在电路中但不直接做功的那部分功率，用式表示：Q=Ssin=UIsin。
上式中，Q为无功功率，单位是var（乏）。
对于计算机和其它一切靠直流电压工作的电子电路，离开无功功率是根本无法工作的。
一般用户都认为计算机之类的设备只需要有功功率，而不需要无功功率。
【开关电源设计】三相功率因数(PFC)技术的综述
M＝2
21
两组电路尽可能工作在接 近DCM与CCM临界情况， 两只开关的驱动信号在相
位上相错开180o。
电流波形
ia上 ib上
t ic上
i i
a下 b下
t ic下
i i
a总 b总
t ic总
单开关交错并联
Load
Va Vb Vc
优点：
D11 D12 D13 Ds11
La1
Lb1
S1
Co
Lc1
D14 D15 D16 Ds12
5
7
11
13
谐波次数
18
谐波注入法与固定占空比 THD比较
固定占空比
谐波注入法 d(t)=D[1+msin(6ωt +3π/2)] m＝4%
19
谐波注入法与固定占空比 允许输出最大功率比较
谐波注入法
d(t)=D[1+msin(6ωt +3π/2)] m＝4%
固定占空比
20
改变开关频率法
D21 D22 D23 Ds21 La2 Lb2
S2 Lc2
D24 D25 D26 Ds22
★ 两个模块的电流之和有可能是连续的， 输入网侧电流的谐波显著减小 。
★ 两只开关驱动信号在相位上错开180o， 使系统的等效开关频率翻倍，这可以使
EMI滤波器的截止频率提高。
22
Va La Vb Lb Vc Lc
电流波形
★ 从图可知，升压比M越 大，电流波形正弦度越好。
★ 分析： 升压比M越大，可以缩短一个开关 周期内输入电流平均值与输入电压 瞬时值的非线性阶段T2和T3，因而 可以减小电流畸变。
M＝2 M＝2.5 M＝3 M＝3.5
开关电源中主被动PFC电路的介绍与分析
开关电源中主被动PFC电路的介绍与分析在数年前，许多的电源厂商大多都在电源产品中使用被动PFC模块。
而PFC模块则是一个减少谐波电流，并且将非线性负载转换成线性负载的过滤器，电容和电感所产生的功率因数则会向单位值跟近一些。
因此，接下来要说的，就是主动PFC和被动PFC电路。
被动PFC 相对主动PFC，功率因数较低，并且被动PFC只适用于230V高压电网，对于115V低压电网，被动PFC还需要一个倍压器以适应电网规格。
不过，被动PFC比主动PFC的效能要高！对于主动PFC来说，它基本上是一个通过PWM（脉冲宽度调制）控制电流波形的AC/DC整流器。
在最开始，AC电压通过整流桥整流。
然后PWM触发主动PFC电路中的MOSFET管（通常是两个），分离中间直流电压到恒定脉冲序列。
这些脉冲信号通过滤波电容，将相对平顺的电流送到主开关电路。
而在此之前，我们还会看到一个大个的电感线圈，而这个大电感可以对突然涌入的电流起到缓冲和梳理的作用，当然磁线圈也是电抗产生的重要元件。
此外，在主动PFC电路中我们还会看到一个热敏电阻，同样是用来限制突然涌入的电流，特别是当电源通电以及启动时。
80Plus要求PFC超过0.9主动PFC电路通常也有两种不同的模式，电流断续模式DCM （Discontinuous Conduction Mode）和电流连续模式CCM （ Continuous Conduction Mode）。
其中DCM是指，当电感电流为零时，PFC的MOSFET管被开启的工作状态；CCM是指，电感电流始终在零以上，PFC的MOSFET管被开启的工作状态，因此在MOSFET管中，所有的反向恢复的能量都会被浪费。
在电源PFC电路中的第二种模式（CCM）主要被用于超过200W 功率输出的电源，因为他能够提供相对较低电流噪声峰值，这意味着高功率电源可以有效抑制电流纹波，输出更为平顺的电流。
不过CCM 的缺点是耗能较高，并且在升压二极管关闭时，会产生额外EMI，所以我们经常会看到电源整流桥后通常会增加一个X电容。
电源pfc电路工作原理详解
电源pfc电路工作原理详解电源PFC电路是一种常见的电源保护电路，可有效提高电源的效率并保护电器设备。
本文将详细介绍电源PFC电路的工作原理和主要优点。
一、电源PFC电路的概述电源PFC电路是指功率因数校正电路，也称为无源式功率因数校正电路。
其主要作用是通过改善电源输出的波形，使其更接近正弦波，从而调整电源的功率因数。
电源PFC电路通常由整流电路、滤波电路、直流电源电路和调节电路等组成，其中整流电路的主要作用是将交流电转化为直流电，并保证输出的直流电质量良好。
二、电源PFC电路的原理电源PFC电路的工作原理可以分为两个阶段：输入滤波和控制器工作。
1. 输入滤波：该步骤会对输入交流电进行滤波处理，将其变成具有更好波形的纹波电压。
这一步的目的是为了减小后期的滤波器的尺寸，同时也减小并彻底去除输入端的高频电磁波干扰。
2. 控制器工作：控制器的主要作用是在输出电流的波形达到最大时，迅速关闭变压器开关管，从而有效地进行功率因数校正。
在该过程中，控制采用了一种新的技术——创新的PWM调制技术，以确保高效的能量转换和低功耗的运行模式。
三、电源PFC电路的优点电源PFC电路具有以下优点：1. 提高效率：电源PFC电路可以提高电源输出的效率。
在实际应用中，PFC电路可以提高电源的效率达到4-5%。
同时，对于那些需要不稳定电压输出的应用，电源PFC电路也可以有效地提高输出电压的合格率，提高电源的临界转换速度。
2. 降低电源噪声：电源输出的波形接近正弦波，能够减少电源输出的噪声，从而保护设备的稳定性和可靠性。
3. 提高效用：电源PFC电路还可以提高电源的功率因数，从而降低电源消耗的功率，提高其效用。
4. 提高可靠性：电源PFC电路采用专业的控制技术，可以避免电源的过载和电源线圈的寿命问题，从而提高了电源的可靠性。
总之，电源PFC电路是一种非常有用的电源保护电路。
它可以提高电源的效率、降低电源的噪声、提高电源的功率因数、提高电源的效用，并提高电源的可靠性。
开关电源参数计算(带PFC)剖析
LITE ON
70%. 将U0高压、Dmax代入上式可得： Uimin=82.73V 因此选取输入电压的下限为Uimin=85V. ②PFC 二极管的确定 由能量守恒可知，在输入电压最小时，输入电流最大。 设最大的输入电流有效值为Iinmax(rms) 则有： Iinmax(rms)＝U0I0/η1Uimin 它和流经PFC电路得电流ΔＩ关系为 ΔＩ＝Iinmax(rms)×２√２＝２√２U0I0/η1Uimin 对于此机种，将U0=12V,I0=13A(fan=0.5A),η1=0.73, Uimin=85V,代 入上述方程得： I=7.1109A 实际测量如图：
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CH4为电流波形：
LITE ON
③PFC 电感感值的确定 因为在PFC MOS管截止时,PFC电感上的电流不会突变,所以下降得电流会流 过D102,所以对于D102,它所流经的最大电流应为 I=ΔＩ＝２√２UoIo/η1Uimin 又√2Uinmin=LPFCΔＩ/Δt=(2LPFCUoIofPFC√2)/(η1DpfcMAXUinmin) 可得： LPFC=(Dpfcmaxη1Uimin2)/( 2U0I0FPFC) 将Uimin=U0高压(1-DpfcMAX)/√2代入上式 LPFC=(U0高压2(1-DMAX)2DMAXη1)/(4U0I0FPFC) 从L的关系式可知L的大小由输出最大电流Io, PFC MOS管的最低工作频率 fPFC、最大占空比Dpfcmax,最小输入电压Uimin,电源效率η1,共同决定的。 将DpfcMAX=0.7, η1=0.73, U0=12V, I0=12.5A(fan=0.5A), FPFC=35KHz代 入上式得 LPFC=320uH, （实际测得LPFC=315uH）
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PFC基础知识及FOC工作原理
PFC基础知识及FOC工作原理1.PFC基础知识功率因数校正（Power Factor Correction，PFC）是一种用于改善电力系统功率因数的技术。
电力系统的功率因数是指负载消耗的有功功率与电网传输的视在功率之比。
传统的非线性负载（如开关电源）的功率因数通常很低，这会导致能源浪费，造成能源资源的浪费和电力系统的负荷增加。
PFC技术通过改善负载的有功功率与无功功率之比，提高功率因数。
主要有两种类型的PFC：有源PFC（Active Power Factor Correction, APFC）和无源PFC（Passive Power Factor Correction, PPFC）。
有源PFC通过控制输入电压的幅值和相位，实时跟踪负载的需求并主动纠正功率因数。
无源PFC则通过电容滤波器或电感滤波器的组合，调整负载的输入电流波形，从而改善功率因数。
PFC的目标是将输入电流与输入电压保持同步，以便使输入电源的使用效率最大化。
这样可以降低能量的浪费、提高能源的利用率，减少对电力系统的负荷冲击。
磁场定向控制（Field-Oriented Control，FOC）是一种用于控制三相交流电机的技术。
三相交流电机由转子和定子构成，其中定子是由三个互相偏移120度的线圈组成，每个线圈都与一个相位电流相关联。
传统的控制方式是直接控制定子的三相电流，但这种控制方式会导致转子磁场与定子磁场之间的耦合效应，使得电机控制效果不佳。
FOC技术通过将三相交流电机的转子磁场与定子磁场解耦，分别控制转子磁场和定子磁场的方向和大小，从而实现对电机的精确控制。
FOC的基本原理是首先将三相交流电机的三相电流转换为直流电流，然后再将其分解为转子磁场和定子磁场的分量。
控制器通过测量电机的运动状态（如电流、速度、位置等），根据给定的控制策略来计算所需的转子磁场和定子磁场的大小和方向，并通过逆变器将计算得到的转子磁场和定子磁场的电流发送给电机。
PFC电源设计解读
PFC电源设计解读PFC（Power Factor Correction）电源设计在现代电子产品中起着至关重要的作用。
PFC技术可以改善电源的功率因数，提高电源效率，降低谐波污染，减少电网负荷，从而降低能源消耗和电费支出。
本文将对PFC电源设计进行解读，包括PFC的原理、应用、设计要点以及常见的PFC拓扑结构。
一、PFC的原理PFC技术是通过提高电源输入端的功率因数，减少谐波失真，实现电源的高效稳定运行。
传统的电源系统中，大多采用整流桥+滤波电容的方式直接将交流电转换为直流电，这种设计通常功率因数较低（0.6-0.7左右），谐波失真较高。
而PFC技术则是通过引入功率因数校正电路，使得输出端的电流与电压同相位，从而提高功率因数，减小电流谐波，符合电气标准要求。
PFC技术主要有两种类型，一种是主动PFC，一种是被动PFC。
主动PFC采用控制电路主动调节输入电流与电压的相位关系，以实现目标功率因数；被动PFC则是通过电感、电容等被动元件实现功率因数修正。
主动PFC的效果更为显著，但成本较高，适用于高端需求较高的电源系统；而被动PFC成本低廉，但功率因数改善效果较弱，适用于一般性电源系统。
二、PFC的应用PFC技术广泛应用于各类电源设备中，特别是涉及到能耗要求的行业，如通信、工控、医疗等。
在这些领域，PFC技术能够有效提高电源效率，降低能耗成本，减少对电网的干扰。
此外，PFC技术还有助于提高系统的稳定性和可靠性，减少电磁干扰，延长设备寿命，提高系统性能。
因此，PFC技术已成为未来电源设计的必备技术之一三、PFC电源设计要点在进行PFC电源设计时，需要考虑以下几个要点：1. 选择合适的PFC拓扑结构：常见的PFC拓扑结构包括Boost型PFC、Bridgeless PFC、Buck-Boost型PFC等，每种结构各有特点，应根据具体需求选择合适的拓扑结构。
2.选型合适的元器件：电源设计中，元器件的选型对整个系统的性能至关重要。
开关电源功率因素校正(PFC)及原理
有源PFC电路则有很好的效果，基本上可以完全消除电流波形的畸变，而且电压和电流的相位可以控制保持一致，它基本上完全解决了功率因素、电磁兼容、电磁干扰的问题，但是电路非常的复杂。其基本思路是在220V整流桥堆后去掉滤波电容（以消除因电容充电造成的电流波形畸变及相位变化），由一个“斩波”电路把脉动的直流变成高频（约100KHz）交流经过整流滤波后，其直流电压再向常规的PWM开关稳压电源供电，其过程是AC→DC→AC→DC。
郝铭 李方建
一、什么是功率因素补偿，什么是功率因素校正：
功率因素补偿：在上世纪五十年代，已经针对因具有感性负载的交流用电器具的电压和电流不同相（图1）而引起的供电效率低下，提出了改进方法（由于感性负载的电流滞后所加电压，电压和电流的相位不同，使供电线路的负担一个电容器，用以调整该用电器具的电压、电流相位特性。例如：当时要求所使用的40W日光灯必须并联一个4.75μF的电容器）。用电容器并联在感性负载的两端，利用电容上电流超前电压的特性，用以补偿电感上电流滞后电压的特性，使总的特性接近于阻性，从而改善效率低下的方法叫做功率因素补偿（交流电的功率因素可以用电源电压与负载电流两者相位角的余弦函数值cosφ表示）。
2、无源PFC电路：
不使用晶体管等有源器件组成的校正电路，一般由二极管、电阻、电容和电感等无源器件组成。
目前国内电视机生产厂对过去设计的功率较大的电视机，在整流桥堆和滤波电容之间加一只电感（适当选取电感量），利用电感上电流不能突变的特性来平滑电容充电强脉冲的波动，改善供电线路电流波形的畸变，并且利用电感上电压超前电流的特性也补偿滤波电容电流超前电压的特性，使功率因素、电磁兼容和电磁干扰得以改善，如图5所示。
我们目前使用的电视机，由于采用了高效的开关电源，而开关电源内部电源输入部分，无一例外的采用了二极管全波整流及滤波电路，如图4A所示，其电压和电流波形如图4B所示。
PFC工作原理和控制方法
PFC工作原理和控制方法功率因数校正（Power Factor Correction，PFC）是一种电路技术，它的原理是利用电感元件和开关器件构成的开关电源，通过控制开关管的导通时间和断开时间，调节输入电源与负载之间的能量传递方式，使得输入电流与电压之间的相位关系接近于1（即电流和电压的波形相位角接近0度），以提高电源设备的效率和减小对电网的污染。
PFC的目标是解决传统开关电源存在的电能损耗大、功率因数低和对电网的干扰等问题。
传统开关电源是通过整流电路将交流电转换为直流电，然后利用滤波电路去除直流电中的脉动，最后通过开关器件将直流电转换为不同输出电压的电源。
但是，由于整流电路和滤波电路的存在，传统开关电源导致了较低的功率因数。
PFC的核心是利用电感元件和开关器件构成的开关电路，通过改变开关管的导通时间和断开时间来调整系统电压的大小和波形。
在电流和电压的波形相位角相近时，功率因数接近1，电能利用效率高。
具体来说，当输入电压为正弦波形时，系统使用脉宽调制技术（PWM）控制开关管的导通时间和断开时间，实现输出电压的调节。
控制器通过检测输入电流和输出电压的大小，根据预设的控制算法来调整开关管的导通时间和断开时间，进而控制输出电压和功率因数。
PFC的控制方法：1.辅助开关电容法：该方法使用电容和电感元件来实现功率因数校正。
电容和电感元件串联在负载和开关电源之间，形成一个谐振回路，通过谐振回路来改善电路的功率因数。
该方法简单、成本低，并且能够实现良好的功率因数校正效果，但是对于负载变化较大的情况，调节过程比较缓慢。
2.主动式功率因数校正法：该方法通过信号处理器控制器控制开关管的导通和断开时间，实现对输出电压和功率因数的调节。
控制器对输入电流和输出电压进行采样，得到电流和电压的实时数值，然后根据预设的控制算法调整开关管的导通时间和断开时间，使得功率因数接近13.整流器功率因数校正法：该方法在整流电路中加入补偿电路，通过补偿电路提前或滞后改变整流电流的波形，使得输入电流和电压的相位角接近于0度。
浅谈五种PFC（功率因数校正）的开关管驱动方案
浅谈五种PFC（功率因数校正）的开关管驱动方案什么是PFC？PFC（Power Factor Correction）-功率因数校正，功率因数，简单的说就是有功功率和视在功率的比值，这里的视在功率被认为是总耗电量，功率因数用来衡量电力被有效的利用程度。
功率因数越大，代表电力的有效利用率越高，而功率因数校正就是为了提高用电设备功率因数。
通过调理，使得电网电压和电流同相，同时减少高次谐波从而提高电网的利用率。
比如计算机的开关电源，是一种电容输入型电路，由于电压与电流的相位错开，造成交流功率的损失，这时就需要PFC 电路来提高功率因数。
常用的PFC电路有哪些？1、boost PFC 电路如图1所示，在整流桥后使用一个boost桥进行功率因数校正以及电压稳定。
因为boost电路驱动简单，可以采用TI的驱动芯片且驱动电流大，稳定性好，速度快，已广泛应用于各种通信设备的电源模块。
图12、无桥PFC电路图2为常规的无桥boost PFC电路图2 在交流电的正半周期，Q1为高频开关管，Q2为低频开关管但是，该电路的共模EMI性能较差，并未得到广泛使用。
3、dual boost 无桥PFC电路如图3，该电路中肖特基二极管D3,D4作为低频续流回路图3该电路和常规型的boost PFC电路由于电路结构简单，可以使用低边驱动芯片进行驱动比如UCC27524等。
3、双向开关型无桥PFC如图4所示，对于该电路，正半周期D1,D4导通，负半周期D2,D3导通，大大降低了共模EMI干扰。
这种电路较以上两种稍微复杂，驱动比较麻烦，因为Q1,Q2采用共源极接法,，一般使用TI隔离芯片进行驱动，比如使用UCC5310/UCC5320同时驱动两根开关管，当然也可以使用两路隔离的方法分别驱动两颗开关管。
图44、图腾柱式无桥PFC如图5所示，相于dual-boost和双向开关无桥PFC，省去了两个二极管，开关管的管体二极管具有反向恢复特性会影响整机的效率，所以这个电路更多地用于CRM和DCM模式，或者使用GaN开关管工作于CCM模式，在驱动上可以采用TI高压板桥驱动芯片或者TI隔离驱动芯片。
pfc电路工作原理详解
pfc电路工作原理详解PFC电路是一种功率因数校正电路，它的工作原理是通过控制输入电流和电压的相位关系，使得输入电流与电压同相位，从而提高整个系统的功率因数。
PFC电路的工作原理可以分为两种类型，基于开关管的PFC电路和基于整流二极管的PFC电路。
基于开关管的PFC电路采用开关管进行控制，通过改变开关管的导通和关断时间来调节输入电流和电压之间的相位关系，从而实现功率因数校正。
这种PFC电路具有响应速度快、效率高的特点，适用于高性能、高要求的电源系统。
基于整流二极管的PFC电路则是通过整流二极管的导通和关断来实现功率因数校正。
这种PFC电路结构简单，成本低廉，适用于一般性能要求的电源系统。
不论是基于开关管还是基于整流二极管的PFC电路，其工作原理都是通过控制输入电流和电压的相位关系，使得功率因数接近1，从而提高整个系统的效率和稳定性。
PFC电路的工作原理详解还包括其控制方式。
PFC电路的控制方式有两种，电压模式控制和电流模式控制。
电压模式控制是通过控制输入电压来调节输出电流，从而实现功率因数校正；电流模式控制则是通过控制输入电流来调节输出电压，同样也可以实现功率因数校正。
这两种控制方式各有优劣，可以根据实际应用需求选择合适的控制方式。
除了控制方式，PFC电路的工作原理还涉及到一些关键元器件，如电感、电容、开关管等。
这些元器件在PFC电路中起着至关重要的作用，通过它们的合理设计和选择，可以有效提高PFC电路的效率和稳定性。
总的来说，PFC电路的工作原理是通过控制输入电流和电压的相位关系，使得功率因数接近1，从而提高整个系统的效率和稳定性。
在实际应用中，可以根据具体的要求选择合适的PFC电路类型和控制方式，以实现最佳的功率因数校正效果。
PFC 基础及作用
一：PFC的英文全称为“Power Factor Correction”，意思是“功率因数校正”，功率因数指的是有效功率与总耗电量(视在功率)之间的关系，也就是有效功率除以总耗电量(视在功率)的比值。
基本上功率因素可以衡量电力被有效利用的程度，当功率因素值越大，代表其电力利用率越高。
计算机开关电源是一种电容输入型电路，其电流和电压之间的相位差会造成交换功率的损失，此时便需要PFC电路提高功率因数。
目前的PFC有两种，一种为被动式PFC（也称无源PFC）和主动式PFC（也称有源式PFC）。
被动式PFC被动式PFC一般采用电感补偿方法使交流输入的基波电流与电压之间相位差减小来提高功率因数，被动式PFC包括静音式被动PFC和非静音式被动PFC。
被动式PFC的功率因数只能达到0.7～0.8，它一般在高压滤波电容附近。
主动式PFC而主动式PFC则由电感电容及电子元器件组成，体积小、通过专用IC去调整电流的波形，对电流电压间的相位差进行补偿。
主动式PFC可以达到较高的功率因数──通常可达98%以上，但成本也相对较高。
此外，主动式PFC还可用作辅助电源，因此在使用主动式PFC电路中，往往不需要待机变压器，而且主动式PFC输出直流电压的纹波很小，这种电源不必采用很大容量的滤波电容。
PFC（Power Factor Correction）即"功率因数校正"，主要用来表征电子产品对电能的利用效率。
功率因数越高，说明电能的利用效率越高。
通过CCC认证的电脑电源，都必须增加PFC电路。
位置在第二层滤波之前，全桥整流电路之后。
PFC有两种，一种是无源PFC（也称被动式PFC），一种是有源PFC（也称主动式PFC）。
我们使用220V市电是个标准的正弦波，流过阻性负载的电流也是一个同相位的正弦波，但由于电源整流器是非线性元件，使输入的交流电流产生畸变，呈脉冲状，造成的严重后果是谐波对电网的危害作用，变电设备损坏，电能效率降低，能源浪费；在三相电路中，中线流过三相三次谐波电流的叠加，使中线过流而损坏等等。
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一、什么是PFC？
PFC是电脑电源中的一个非常重要的参数，全称是电脑功率因素，简称为PFC，等于“视在功率乘以功率因素”，即：功率因素=实际功率/视在功率
功率因素：功率因数表征着电脑电源输出有功功率的能力。
功率是能量的传输率的度量，在直流电路中它是电压V和电流A和乘积。
在交流系统里则要复杂些：即有部分交流电流在负载里循环不传输电能，它称为电抗电流或谐波电流，它使视在功率( 电压Volt乘电流Amps)大于实际功率。
视在功率和实际功率的不等引出了功率因素，功率因素等于实际功率与视在功率的比值。
视在功率：即交流电压和交流电流的乘积，用公式表示为：S=UI。
上式中，S是额定输出功率，单位是VA（伏安），U是额定输出电压，单位是V，如220V、380V等；I是额定输出电流，单位是A。
视在功率包括两部分：有功功率（P）和无功功率（Q），有功功率是指直接做功的部分。
比如使灯发亮，使电机转动，使电子电路工作等。
因为这个功率做功后都变成了热量，可以直接被人们感觉到，所以有些人就产生一个错觉，即把有功功率当成了视在功率，孰不知有功功率只是视在
功率的一部分，用式表示：P=SCOS0θ=UICOSθ ＝UI•F上式中，P是有功功率，单位是W（瓦），F=COSθ 被称为功率因数，而θ是在非线性负载时电压电流不同相时的相位差。
无功功率是储藏在电路中但不直接做功的那部分功率，用式表示：Q=Ssinθ=UIsinθ。
上式中，Q为无功功率，单位是var（乏）。
对于计算机和其它一切靠直流电压工作的电子电路，离开无功功率是根本无法工作的。
一般用户都认为计算机之类的设备只需要有功功率，而不需要无功功率。
既然无功功率不做功，要它何用！于是他们当然就认为功率因数为１的电源最好。
因为它能给出最大输出功率。
然而，实际情况并非如此。
假如有一台计算机，当交流市电输入后进行整流，就得到脉动直流电压，若不将脉动电压进行任何工，就直接提供给计算机电路，毫无疑问，电路根本无法正常工作。
虽然这时计算机的功率因数接近于１，可这又有何用呢。
为了让计算机电路能正常工作，必须向其提供平滑了的直流电压。
这个“平滑”工作必须由接在计算机电源整流器后面的滤波电容器C来完成。
这个滤波器就像一个水库，电容器里面必须储存足够数量的电荷，在整流半波之间的空白时，使电路上的工作电压仍不间断，能保持正常电平。
换句话说，即使在两个脉动半波之间无输入电能时，UC的电压电平也无显著的变化，这个功能是靠电容器内的储能来实现的，储存在电容器内的这部分能量就是无功功率。
所以说，计算机是靠无功功率的支持，才能保证电路正确运用有功功率实现正常运行的。
因此可以说，计算机不但需要有功功率，也需要无功功率，两者缺一不可。
二、什么是主动PFC？
主动式PFC，也称有源PFC。
主动式PFC使用主动组件 [控制线路及功率型开关式组件(power sine conductor On/Off switch)，基本运作原理为调整输入电流波型使其与输入电压波形尽可能相似，功率因素校正值可达近乎100%。
此外主动式PFC有另一项重要附加价值，即电源供应器输入电压范围可扩增为90Vdc到264Vdc的全域电压，电源供应器不需要像以往一般需切换电压。
相对地，因为其优异功能，主动式PFC 价格也较高。
另外消费者还要注意，一般而言很多被动式的设计，在115V 的系统上是没有置入的，因为厂商只作 230V的部分，所以需请在115V 电压系统下的消费者，留意此问题，可能多花了钱却买到在115V下没有PFC作用的电源供应器。
三、什么是被动PFC？
被动式PFC，不论静音与否，他们都可以被称作无源PFC。
无源PFC一般采用电感补偿方法使交流输入的基波电流与电压之间相位差减小来
提高功率因数，但无源PFC的功率因数不是很高，只能达到0.7~0.8。
静音型被动PFC相比非静音型被动PFC，无论是成本上还是制造工艺上要求都比较高。
这里还要说明的是，PFC会产生噪声的原因。
从原理上讲，我们在上面看到的部分结构上和电感类似，在对电流和电压补偿的
过程中，始终进行着充放电的过程，因而产生了磁性，最终会和周边的金属元件产生震动进而发出噪音。
静音型PFC相当于两个非静音型PFC的叠加，达到震动互相抵消的目的。
但是，在消除噪音的手段中，安装是否得当也是对静音效果影响较大的因素。
在本次横测中就有因安装位置和安装方式不得当造成的静音型PFC不静音的现象。
总体上来说，非静音型被动PFC与静音型被动PFC所能达到的效果大致相当，但都要低于主动式PFC的功因校正效果。
四、为什么主动式PFC优于被动式PFC?
主动式PFC提升功率因素值至95%以上，被动式PFC约只能改善至75%。
换句话说，主动式PFC比被动式PFC能节约更多的能源。
采用主动式PFC的电源供应器的重量，较用笨重组件的被动式PFC产品要轻巧许多，而产品走向轻薄小是未来3C市场必然趋势。
主动式PFC的优点：
1.校正效果远优于欧洲的 EN 谐波规范，即便未来规格更趋严格也都能符合规定。
随着IC零件需求增加，成本将随之降低。
2.较无原料短缺的风险。
3.较被动式专业的解决方案。
4.能以较低成本带来全域电压的高附加价值。
5.功率因素接近完美的100%，使电力利用率极佳化，对环保有益。
6.因应未来CPU发展趋势，输出瓦特数(电力)要求将越高，主动式PFC 因成本不随输出瓦特数增加而上升，故拥有较好竞争力。
被动式PFC的缺点：
1.当欧洲EN的谐波规范越来越严格时，电感量产的质量需提升，而生产难度将提高。
2.沉重重量增加电源供应器在运输过程损坏的风险，原料短缺的风险较高。
如电源内部结构固定的不正确，容易产生震动噪音。
3. 当电源供应器输出超过300瓦以上，被动式PFC在材料成本及产品性能表现上将越不具竞争力。
PFC作为决定电源转换效率的重要因素，其主要分为主动 PFC与被动PFC。
前者带来的是更高的功率因数但成本也会有很大的增加，后者虽然价格低廉但功率因数也会有所下降。
主动PFC电路本身损耗的电能比起被动PFC电路更高，从而直接降低了电源的转换效率，因为有更多的电能并没有被实际负载利用上。
PFC电路所调节的功率因数，是给电厂节省了电能，而并没有真正给用户节省。