有源功率因数校正原理要点

有源功率因数校正PFC 电路主要有升压型、降压型、升压－－降压型和回扫型等

基本电路形式，其中升压型有源PFC 电路在一定输出功率下可减小输出电流，减小输

出滤波电容的容值和体积，故在电子镇流器中广泛应用。升压型有源PFC 电路在控制方法上，有电感电流断续传导模式和峰值电流控制模式。其电路原理图如图2所示。

电路工作原理如下：Q1导通时，D5截止，电容C1向负载放电；Q1截止，电感L1储能经D5对电容C1充电。由于Q1和D5交替导通，使整流器输出电流经电感L1连续。这样输入电流也连续。图中，R1取样输入电压，保证通过电感L1的电流跟随输入电压按正弦规律变化，通过L1的高频电流包络正比于输入电压，其平均电流呈正弦波形，使输入电流呈正弦波；R2取样输出电压，控制APFC 控制器的输出

占空比，稳定输出电压。

目前，APFC 专用芯片很多，在电子镇流器中应用广泛，具体电路不做详细介绍，可参阅参考文献。

4 利用自振荡半桥PWM 驱动器设计的APFC 电路

在某些自振荡半桥PWM 驱动器电路中，可以利用PWM 驱动器输出固定频率的

脉冲来作APFC 控制，这里介绍两种典型电路。

4．1利用自振荡输出波形控制的APFC 电路

电路原理图如图3所示。

升压电感L1、二极管D5、电容C2和开关管Q3等组成APFC 电路。由于PWM 驱动器U1输出脉冲的频率和占空比都是固定的，Q3导通时，D5截止，C2向负载放电；Q3截止时，电感L1产生的突变电势使D5正向偏置而导通，电感

L1通过D5向C2和负载释放储能，此时整流二极管电流经电感L1连续，使输入电流波形连续，呈正弦波形，可将线路功率因数提高到0．95以上，使输入电流总谐波失真度（THD ）降低到10％以下。

4．2 利用自振荡PWM 驱动器的定时电路

图3利用自振荡PWM 驱动器输出波形控制的APFC 原理电路图图4利用自振荡PWM 驱动器的定时器设计的APFC 原理电路图和波形图设计的APFC 电路自振荡半桥PWM 驱动器的振荡器是一个类似555的定时振荡器，CT 端为锯齿波，可以用一电路产生同频、占空比可调的APFC

电路。其原理电路如图4所示。

自振荡PWM 驱动器的CT 端波形为锯齿波，送到比较器U2的正端；将直流输出

电压分压送到比较器U2的负端。当C 点的电压小于D 点时，E 点为高电平，Q4导通；当B 点为高电平时，F 点为高电平，Q3导通，电感L1储能，电容C2向后级供电。当C 点电压高于D 点时，E 点为低点平，不论F 点电平状态，Q4截止，Q3截止，电感L1经

D5向C2和后级释放储能。这样二极管电流经电感L1连续，各点相关波形如图4（B ）所示。从波形上可以看出F 点波形脉冲宽度小于A 或B ，而且可调，但小于50％；通过

调整R1、R2的分压比，可调整输出电压和输出功率，构成可调输出电路，这在开关电源和电子镇流器中有较广泛的应用。

5 利用TOPSwitch 开关构成的APFC 电路

TOPSwitch是一种离线式PWM 开关，其内部集PWM 控制器和MOSFET 开关管为

一体。由其构成的APFC 电路如图5所示。

在图5中，控制器U1、电感L1、二极管D5、D6和电容C1构成APFC 电路，当控制器U1的C 端（控制端）达到设定电压时，U1被启动。电阻R1取样输入瞬时电压，电阻 R2取样输出电压，U1的控制端输入电流影响输出占空比，其占空比与输入电流成反

比，随输入电压线性变化。通过U1的调整，输入平均电流呈正弦波形，且与输入电压保持同相位，是一种固定频率电流断续模式的APFC 电路。可将线路功率因数提高到0．98左右。

此外，还可利用紧凑型自振荡半桥PWM 驱动器（如IR51HXX 系列）构成类似图 4和图5的APFC 电路。紧凑型自振荡半桥PWM 驱动器是集紧凑型自振荡PWM 电路

和两只MOSFET 管于一身，具有电路简单、紧凑的特点，只适合于节能灯和小型开关电源电路。

6 结束语

有源功率因数校正技术应用在高压钠灯电子镇流器上，使其输入侧的功率因数提高到0．99以上，将总谐波失真度降低到10％以下，反馈到电网的谐波大为减少，起到了节约能源、降低消耗和减少电网污染的作用。