有源功率因数校正电路的设计

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基于ICE2PCS01的有源功率因素校正的电路设计

宋职政，羊彦，孟超普
（西北工业大学电子信息学院，陕西西安７１０１２９）
Hale Waihona Puke 摘要：针对开关电源中的整流电路和其本身的非线性负载特性产生大量谐波污染公共电网问题．提出了一种高功率
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ ’ 帆７１０１２９，Ｃｈｉｎａ）
第２１卷第７期
Ｖ０ｌ＿２１
Ｎｏ．７
— —
电子设计工程
ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＤｅｓｉｇｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
—
２０１３年４月
Ａｐｒ．２０１３
基于ＩＣＥ２ＰＣＳ０１的有源功率因素校正的电路设计
因素校正电路。采用英飞凌（Ｉｎｆｉｎｅｏｎ）公司的ＣＣＭ控制模式功率因素校正芯片ＩＣＥ２ＰＣＳ０１控制驱动ＭＯＳＦＥＴ开关管，并与升压电感、输出电容等组成Ｂｏｏｓｔ拓扑结构。输入电流与基准电流比较后的误差电流经过放大．再与ＰＷＭ波比较，得到开关管驱动信号，快速而精确地使输入电流平均值与输入整流电压同相位。接近正弦波。结果表明，该电路方案能大大减小输入电流的谐波分量，在ＡＣ１７６Ｖ一２６４Ｖ的宽电压输入范围内得到稳定的ＤＣ３８０Ｖ输出．功率因素高

基于BOOST电路的有源功率因数校正设计

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。 “填谷电路式”属于一种新型无源功率因数校正电路，其特点是利用整流桥后面的填谷电路来大幅度增加整流管的导通角，通过填平谷点，使输入电流从尖峰脉冲变为接近于正弦波的波形，将功率因数提高到 0.9 左右，显著降低总谐波失真。与传统的电感式无源功率因数校正电路相比，其优点是电路简单，功率因数补偿效果显著，并且在输入电路中不需要使用体积大重量沉的大电感器。有源 PFC 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。有源 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，有源 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，而且有源 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。
所以，电感电压小信号为
THD 会超过电流基波，PF 不超过 0.6。线路功率因数过低和电流谐波含量过高，不仅会对造成电能巨大浪费，而且会对电力系统产生严重污染，影响到整个电力系统的电气环境，包括电力系统本身和广大用户，都对 AC 线路电流谐波做出了具体的限制要求。为提高线路功率因数，抑制电流波形失真，必须采用 PFC 措施。在交流电路中，电压与电流之间的相位差(Φ)的余弦叫做功率因数，用符号 cosΦ 表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即 cosΦ=P/S。功率因数的大小与电路的负荷性质有关，如白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率因数为 1，一般具有电感性负载的电路功率因数都小于 1。功率因数是电力系统的一个重要的技术数据。功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数。功率因数低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率大，从而降低了设备的利用率，增加了线路供电损失。所以，供电部门对用电单位的功率因数有一定的标准要求。传统的开关电源存在一个致命的弱点，功率因数低，一般只有 0.45～0.75。导致功率因数降低的原因有两个，一个是线路电压与电流之间的相位角 ψ，另一个是电流或电压的波形失真。前一个原因人们是比较熟悉的。而后者在电工学等书籍中却从未涉及。其根源是整流电路后的滤波电容使输出电压平滑，但却使输入电流变为尖脉冲，降低了功率因数。功率因数（PF）定义为有功功率（P）与视在功率（S）之比值，即 PF=P/S。对于线路电压和电流均为正弦波波形并且二者相位角为 ψ 时，功率因数 PF 即为 cosψ。由于很多家用电器（如排风扇、抽油烟机等）和电气设备是既有电抗的阻抗负载，所以才会存在着电压与电流之间的相位角 ψ。这类电感性负载的功率因数都较低（一般为 0.5~0.6），说明交流（AC）电压设备的额定容量不能充分利用，输出大量的无功功率，致使输电效率降低。为提高负载功率因数，往往采取补偿措施。最简单的方法是在电感性负载两端并联电容器，这种方法称为并联补偿。 PFC 方案完全不同于传统的"功率因数补偿"，它是针对非正弦电流波形而采取的提高线路功率因数、迫使 AC 线路电流追踪电压波形的瞬时变化轨迹，并使电流与电压保持同相位，使系统呈纯电阻性的技术措施。功率因素校正的概念起源于 1980 年，但被重视和推广则在 20 世纪 80 年代末期和 90 年代。综观 PFC 技术的发展，PFC 技术可划分为两大类：一类是无源 PFC 技术；另一类是有源 PFC 技术。采用无源元件来改善输入功率因素，减小电流谐波满足标准要求，其特点是简单，但体积庞大、笨重，有些场合则无法满足要求。一般分“电感补偿式”和“填谷电路式(Valley Fill Circuit)”。“电感补偿方法”是使交流输入

基于BCM的有源功率因数校正电路的实现

ＭｏｅＣＭ）断续导电模式（ｉｏｔｕｕｏｄｃｄ，Ｃ、ＤｓｎｉｏｓＣｎｕ — ｃｎ
率变换电路，功率因数接近１使。有源功率因数校
正电路工作于高频开关状态，具有体积小、重量轻，
收稿日期：０２９—１００—１１
ｍａｅｐｗｅａｔｒｒａｈｅ９ｋｏｒｆｃｏｅｃｄ０．９，ｔｅｓｓｅｓｐｅｉｒｐｅｆｒｎｅ，ｅｃｅｈｅｉｎｒｑｉｅｎｓｈｙｔｍｕｒｏｒｏｍａｃｒａｈｄｔｅｄｓｇｅｕｒｍｅｔ．
关键词：源功率因数校正；ｏｓ变换器；界导电模式有Ｂｏｔ临
中图分类号：Ｍ７Ｔ７３
文献标识码：Ａ
文章编号：４７一（０００９３２１）１—０２０９—０５

ＩｐｅｅｔｔｏｆＡｃｉｅＰｏｒＦａｔｒｍｌｍｎａｉｎｏｔｖｗｅｃｏ
Ｋｅｒｓ：ｃｉｅｐｗｅａｔｒｃｒｅｔｏｂｏｔｃｎｅｔｒ；ｂｕｄｒｏｕｔｎｍｏｅｙｗｏｄａｔｏｒｆｃｏｏｒｃｉｎ；ｏｓｏｖｒｅｓｏｎａｃｎｄｃｉｄｖｙｏ
１引言
有源功率因数校正（ｃｖｏｅａｔｏｅ — ＡｔｅＰｗｒｃｒＣｒｃｉＦｏ
ＣｏｒｃｉｎＣｉｃｉｓｄｏｒｅｔｒｕｔＢａｅｎＢＣＭｏ
ＺｈＳｅｈｎ

单相有源功率因数校正电路的抗干扰设计

低。对于电磁环境干扰对ＰＣ电路的影响，Ｆ现
电气电力ＩＣ６００３２或Ｅ１０ —— Ｅ１０ —— Ｎ６００３２的电磁兼容标准要求，电系统对电子电器设备的功率供
因数提出了越来越高的要求。功率因数校正
・
电能质量・
低压电器（０１ｏ１）２１Ｎ．４
单相有源功率因数校正电路的抗干扰设计
洪文，邓联文，谢海鹏，齐迎宾，顾升宇
（中南大学物理科学与技术学院，南长沙４０８）湖１０３
ｄｓｎｄｗｉｈｗｓａｐｉｏｏｔｚｏｅａｔｏｒｔｎＰＣ）ｃｒｕｓｂｓｂｉｉｎｉｅｌｓｉｈｅｉｅｈｃａｐｌｄｔｐｉｅｐｗｒｆｃｒｃｒｃｉ（Ｆｇｅｍｉｏｅｏｉｉｙｅｔｌｈｎａｄａｗｔｃｔａｓｇｃ
Ａｂｓｒｔｔａｃ：Ｂｏｓｏｏｏｙｗａｎｌｚｄａｄａｓｔｈｃｎｔｏｔａｅ（ｔｅｔｅｎｉｉｅｆｒｎｅａｌｔｓｏｔｔｐｌｇｓａａｙｅｎｗｉｃｏｒｌｓｒｔｇｔ）ｓｒｎｇｈｎａｔ—ｎｔｒｅｅｃｂｉｙｗａｙｉ
男，士研究生，硕研究方向为电力电子
输入有干扰情况下，功率因数由０５７４提高到０８５０且电压输出稳定 Байду номын сангаас ．５．０，斤关损耗低。
关键词：率因数校正；ｏｓ拓扑结构；干扰；制策略功Ｂｏｔ抗控

单相有源功率因数校正电路的设计与实现

单相有源功率因数校正电路的设计与实现一、引言二、单相有源功率因数校正电路的基本原理1. 有源功率因数校正的意义2. 单相有源功率因数校正电路的基本结构3. 单相有源功率因数校正电路的工作原理三、单相有源功率因数校正电路的设计与实现1. 电路参数的选择a. 功率因数调整范围的确定b. 过零检测器参数的选择c. 控制电路参数的选择d. 滤波器参数的选择2. 单相有源功率因数校正电路设计步骤a. 过零检测器设计b. 控制电路设计c. 滤波器设计3. 单相有源功率因数校正电路实现方法及注意事项a. 实现方法i) 负载侧串联法ii) 发生器侧串联法iii) 直接并联法b. 注意事项四、单相有源功率因数校正电路应用实例分析1. 实验平台搭建2. 实验过程及结果分析五、总结一、引言：随着工业化进程不断加快，电力负荷不断增加，电网中的功率因数问题越来越突出。

功率因数是指电路中有用功与视在功之比，它反映了电路的有功和无功的比例关系。

当负载中存在大量的感性元件时，会导致电路中存在一定的无功分量，这会使得电网中的无功负荷增加，降低了电网的供电能力和效率。

因此，在实际应用中需要对单相有源功率因数校正电路进行设计和实现。

二、单相有源功率因数校正电路的基本原理：1. 有源功率因数校正的意义：有源功率因数校正是指通过加入适当的无功补偿来改善系统或负载端的功率因数，达到提高系统效率、减少能耗、延长设备寿命等目标。

2. 单相有源功率因数校正电路的基本结构：单相有源功率因数校正电路主要由过零检测器、控制器、滤波器和逆变器等组成。

3. 单相有源功率因数校正电路的工作原理：单相有源功率因数校正电路通过检测交流信号波形上升沿或下降沿的时刻，控制逆变器输出电压的相位和幅值，使得负载侧电流与电压之间的相位差角度接近于零，从而达到功率因数校正的目的。

三、单相有源功率因数校正电路的设计与实现：1. 电路参数的选择：a. 功率因数调整范围的确定：根据实际应用需求来确定功率因数调整范围。

临界导电模式有源功率因数校正器的设计

临界导电模式有源功率因数校正器的设计作者：崔晶,柴贵兰来源：《现代电子技术》2009年第12期摘要:为了使临界导电模式功率因数达到0.99以上,在比较3种导电模式优缺点的基础上,讨论一种宽电压输入范围,固定升压输出150 W,工作于临界导电模式的APFC系统的设计方法。

它以功率因数控制芯片MC33262为核心,给出实际的设计方案和主要参数的计算结果等。

通过实际设计电路的实验结果表明,所设计的有源功率因数校正器能在95～250 V的宽电压输入范围内得到非常稳定的400 V直流电压输出,并使功率因数达到要求,总谐波畸变降低至6%。

关键词:临界导电模式;功率因数校正;Boost变换器;MC33262中图分类号:TN86文献标识码:B文章编号:1004-373X(2009)12-124-03Design of Active Power Factor Correction Based on CRMCUI Jing,CHAI Guilan(Xi′an Railway Vocational and Technical College,Xi′an,710014,China)Abstract:In order to make power factor reach 0.99 above,comparing the advantages and disadvantages of three conduction modes,the design of a wide voltage input range,fixed boost output of 150 W active power faction system which works in critical conduction mode focus on the power factor control chip MC33262 are discussed,and practical design project,calculate result of the main parameters are presented.The result of testing shows that the designed for active power factor correction in 95~250 V voltage input range of width can give a very stable 400 V DC voltage output,and makes power factor nearly perfect,the harmonic distortion reduces to 6%.Keywords:critical conduction mode;power factor correction circuit;Boost converter;MC33262APFC 技术按照电感电流是否连续,可分为断续导电模式(DCM)、连续导电模式(CCM)和介于两者之间的临界导电模式(CRM)。

基于单周期控制的有源功率因数校正电路设计

毛行奎（９８）男，教授，士，究方向为电力电子高频磁技术、１７一，副博研电力电子交流技术。陈为（９８）男，授，士生导师，士，究方向为电力电子高频磁技术，磁兼容诊断与滤波技术。１５一，教博博研电基金项目：建省教育厅基金项目资助（Ａ７０）福Ｊ００５
需输入电压采样及乘法器，简化了控制电路结构，
减少了外围器件，降低了成本，因此，日益受到关
注
ＡＦＰＣ变换器的电感取值较大，入电流连续，输高
频电流纹波小，关管电流应力小，开更适用于较大
构复杂、计繁琐、围器件较多等缺点，计时设外设
性能与成本较难兼顾。新近研究的单周期控制
（ｎｙｌＣｎｒｌＯＣ）ＡＦＯｅＣｃｏｔ，Ｃ的ＰＣ技术，于无ｅｏ由
Ｂｏｔｏｓ变换器具有输入端有电感，以工作于可ＤＭ与ＣＭ２种工作模式，ＣＣ电路简单，效率容易做高等特点，种拓扑更为广泛地应用于ＡＦ这ＰＣ电路中。相对于ＤＭ的ＢｏｔＣｏｓ变换器，ＣｏｓＣＭＢｏｔ
和受控变量之间既无稳态误差也无动态跟踪误
传统的有源功率因数校正（ＰＣ电路由于ＡＦ）

有源功率因数校正控制电路的设计

直流电压。整流器加电容滤波电路是一种非线性组件和储能组件的结合，因此，虽然输入交流电压是正
弦的，而输入交流电流是一个时间很短、峰值很高的
周期性尖峰电流，波形严重畸变。如果去掉输入滤波电容，则输人电流变为近似的正弦波，提高了输入侧的功率因数并减少了输入电流的谐波，但是整流电
ｏｎａｄｖａｎｃｅｄｌｉｇｈｔｐｏｗｅｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ＣａｌＴｙｏｕｔｕｌｔｒａ－ｌｏｗｓｔａｒｔ－ｕｐｃｕｒｒｅｎｔ，ｌｏｗｑｕｉｅｓｃｅｎｔａｎｄｐｏｗｅｒｃｕｒｒｅｎｔ．ＩＣｃｏｕｌｄｗｏｒｋｉｎｐｏｗｅｒｃａｖｉｎｇｍｏｄｅ．Ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｈａｓｉｎｎｅｒｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ，ｔｈｅｏｕｔｐｕｔｖｏｌｔａｇｅｉｓｃｏｎ￣ｏＨｅｄｂｙｍｅｎｓａｏｆａ
关键词：有源功率因数控制；临界导电模式；过压保护
中图分类号：ＴＮ４０２文献标示码：Ａ
ＴｈｅＤｅｓｉｇｎｏｆｃｕｒｒｅｎｔ－ｍｏｄｅＰＦＣｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒＩＣ
ＮＩＥＪｉ－ｐｉｎｇ
平滑的直流输出，必须在整流电路和滤波电容之间

有源功率因数校正电路设计

有源功率因数校正电路设计
有源功率因数校正电路是一种电路设计方案，用于调整电路功率因数，提高功率因数的数值。

传统的电路设备通常具有低功率因数，这会导致能
源浪费和电网负载过大。

有源功率因数校正电路的设计目的是使电路的功
率因数尽可能接近1，提高能源利用率和电力系统的稳定性。

直流母线电压检测模块用于检测直流母线的电压，并将其转化为电压
信号输出。

交流输入电压检测模块用于检测交流输入电压，并将其转化为
电压信号输出。

这两个模块的信号将作为输入信号输入到控制逻辑与驱动
模块。

这些输入信号将被控制逻辑模块分析处理，用于控制整流器和直流
-交流逆变器模块。

整流器模块的作用是将交流电转化为平滑的直流电，在此过程中，由
于非线性元件的存在，电流波形可能会出现畸变。

因此，需要使用滤波电
路对电流进行滤波，消除谐波，并将输出电流的波形调整为与输入电压同
频率的正弦波。

直流-交流逆变器模块的作用是将直流电转化为交流电，并将其输出。

为了使逆变器的工作更加稳定，需要使用滤波电路对输出电流进行滤波，
消除谐波，并将波形调整为与输入电压同频率的正弦波。

功率放大器输出滤波模块的作用是对功率放大器输出的电流波形进行
滤波，使其更加接近理想的正弦波，并消除谐波。

总的来说，设计有源功率因数校正电路需要综合运用电路和控制理论
的知识。

通过合理设计各个模块之间的关系和参数，可以实现对电路功率
因数的校正和调整，提高电路的能源利用率和稳定性。

有源功率因数校正电路设计

有源功率因数校正电路设计
首先，根据实际的电流和电压信号，使用运算放大器将信号放大到合
适的电压范围。

然后通过滤波电路对信号进行滤波，去除高频噪声。

接下来，将滤波后的信号输入到比较器中进行相位比较。

根据相位差
的方向和大小，通过控制电路的输出信号来调整功率因数。

在实际设计中，还需要考虑一些因素，以确保电路的稳定性和可靠性。

首先，选择合适的电流和电压采样电阻，以确保采样信号的准确性和稳定性。

其次，根据负载的特性和要求，选择合适的比较器和控制电路，以实
现所需的功率因数校正。

此外，还需要考虑电路的温度特性和工作环境的影响。

因为温度对电
阻和其他电子元件的性能有很大影响，所以在设计过程中需要采取适当的
温度补偿措施。

此外，还需要考虑电路的成本和功耗。

根据实际需求，选择合适的元
件和电路结构，以降低成本和功耗。

总之，有源功率因数校正电路的设计需要综合考虑电路的原理和性能
要求，以及实际应用的需求和经济因素。

只有在充分理解电路原理的基础上，才能设计出稳定可靠、性能优良的有源功率因数校正电路。

电子镇流器中基于TDA4817的有源功率因数校正电路设计

随着生产的发展和技术的进步，各种交流电子镇流器和变频调速器等电力电子装置，采用传统的桥式整流、电容滤波电路会使交流输入电流产生严重的波形畸变，电力系统的安全运行产生威胁。对提高电源的功率因数，抑制其电流谐波畸变，常用的功率因数校正方法有有源和无源两种。无源校正常由大容量电感、电容和整流器组成，其特点是结构简单，Ｌ但Ｃ滤波器体积大、电感损耗大、功率因数提高有限。有源校正用一个变换器串人整流滤波与Ｄ／ＣＤＣ变换器之间，过特殊的控制，迫输入电流跟随通强输入电压，从而获得接近１的功率因数；反馈输出电压使之稳定，Ｄ／Ｃ使ＣＤ变换器的输入实现电压预稳。 … 有源功率因数校正（ｃｖＰｗｒａｏＣｒｃｏ，ＡｔｅｏｅＦｃｒｏｅｔｎｉｔｒｉ简称ＡＦ）ＰＣ技术因能提高电力电子装置网侧功率因数，降低线路损耗，节约能源，减少电网谐波污染，提高电网供电质量等优点，在许多行业中得到广泛的应用。ＡＦ变换器电路主要有升压、ＰＣ降压、升压一降压和回扫４类型。在电子镇流器中，压型ＡＦ种升ＰＣ预调
２Ｄ４１ＴＡ８７的结构及特点
２１封装形式．
有源功率因数校正原理
有源功率因数校正（ＰＣ电路主要是在整流器ＡＦ）
收稿日期１０６６—２２０ —０９
ＴＡ８７由德国西门子公司设计和生产的功率Ｄ４１是因数控制器，其封装形式如表１所示。

基于UC3854芯片的一种有源电路功率因数校正电路方案

基于UC3854芯片的一种有源电路功率因数校正电路方案一种基于UC3854芯片的有源功率因数校正电路方案如下：1.引言有源功率因数校正（Active Power Factor Correction, APFC）是一种用于提高电力电子装置功率因数的技术。

功率因数是一个衡量电路能量效率的重要指标，具有较高功率因数的电路可以提高能量利用效率、减少谐波污染、降低电力损耗等优点。

UC3854芯片是一种专门用于APFC的集成电路，其使用可以简化电路设计、提高系统稳定性和提供对各种保护功能的支持。

2.电路设计UC3854芯片能够通过控制MOSFET开关管的PWM脉宽来实现对输入电流的控制，从而实现功率因数校正。

其基本工作原理是通过检测输入电流的幅值和相位，比较与参考信号的差异，并通过调整PWM脉宽来使输入电流与参考信号的相位和幅值保持一致，从而实现功率因数的校正。

具体来说，该电路包括以下几个关键组成部分：（1）输入滤波器：用于去除输入电源的高频干扰和谐波；（2）整流电路：将输入交流电源转换为直流电源；（3）电流传感器：用于监测输入电流的幅值和相位；（4）参考信号产生器：用于产生功率因数校正的参考信号；（5）比较器：将输入电流与参考信号进行比较并产生控制信号；（6）PWM控制器：根据比较器输出的控制信号调整PWM脉宽。

3.系统工作流程该电路系统的工作流程如下：（1）输入电流经过滤波器和整流电路转化为直流电流；（2）电流传感器检测直流电流的幅值和相位，并将其与参考信号进行比较；（3）比较器产生控制信号，将其送至PWM控制器；（4）PWM控制器根据控制信号调整PWM脉宽，并输出到MOSFET开关管；（5）MOSFET开关管将PWM信号转换为高频交流电流并输入到输入滤波器。

4.电路特性该电路方案的特点如下：（1）具有较高的功率因数，能够使输入电流与输入电压保持同相，有效减少无功功率；（2）集成了过流保护、过电压保护和短路保护等功能，提高了系统的稳定性和可靠性；（3）采用了UC3854芯片控制，简化了电路设计和调试工作；（4）输出电压稳定性高，具有很好的负载适应性。

基于有源功率因数校正的高功率因数电源设计

基于有源功率因数校正的高功率因数电源设计作者：吴小斐王归新陶鑫莫显聪来源：《现代电子技术》2010年第02期摘要:构建有源功率因数校正(APFC)的高功率因数直流电源。

该系统采用TI公司专用APFC整流控制芯片UCC28019作为控制核心,构成电压外环和电流内环的双环控制。

其中内环电流环作用是使网侧交流输入电流跟踪电网电压的波形与相位;外环电压环为输出直流电压控制环,外环电压调节器的输出控制内环电流调节器的增益,使输出直流电压稳定。

系统采用ATmega16单片机进行监控,完成输出电压的可调以及输入功率因数、输出电压、输出电流等的实时测量与显示和输出过流保护等功能。

实测表明,系统性能指标完全达到或超过设计要求。

关键词:APFC;直流电源;UCC28019;ATmega16中图分类号:TN710文献标识码:B文章编号:1004-373X(2010)02-195-03Design of High Power Factor Power Supply Based on Active Power Factor CorrectionWU Xiaofei,WANG Guixin,TAO Xin,MO Xiancong(Institute of Electrical Information,China Three Gorges University,Yichang,443002,China)Abstract:An Active Power Factor Correction(APFC)based on DC power supply with a very high AC power factor is constructed.The DC power supply takes UCC28019 made by TI company as the core of system control.The control structure of the system consists of an inner current loop and an outer voltage loop.The function of the inner current loop is to shape a sinusoidal AC input current waveform in phase with AC input voltage.The outer one is output DC voltage loop and the output of voltage regulator regulates inner loop gain to maintain a stable output DC voltage.ATmega16 MCU is adopted to implement the system monitoring,including output voltage adjustment,real_time sampling and displaying of operation parameters such as input power factor,DC output voltage and DC output current and the output over current protection.Experiment results show that performances of the system meet or better than the requirement.Keywords:APFC;DC power supply;UCC28019;ATmega160 引言随着电力电子技术的发展,从20世纪60年代开始,电力电子装置大量出现和工业及生活领域。

开关电源的有源功率因数校正电路设计

输入电流的谐波分量．实现了功率因数校正。
关键词：开关电源；功率因数；有源功率因数校正；ＵＣ３８５４ＢＮ
中图分类号：ＴＭ１３１
文献标识码：Ａ
文章编号：１６７４—６２３６（２０１２）０６—０１８０—０４
Ｃｉｒｃｕｉｔｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｆａｃｔｏｒｃｏｒｒｅｃｔｏｒｉｎｔｈｅｓｗｉｔｃｈｉｎｇｍｏｄｅｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙ
含有大量的谐波，使输入电路的功率因数下降【１］。用电设备的输入功率因数低主要会造成以下危害：谐波
电流严重污染电网．干扰其他用电设备；容易造成线路故障如线路、配电器件过热，电网谐振；增加线路、变压器和保护器件的容量；中线流过叠加的三相三次谐波电流，使中线过
波电路是一种非线性器件和储能元件的组合，因此虽然输入
功率因数校正ＰＦＣ技术，从其实现方法上来讲，就是
交流电压是正弦波，但输入电流波形却严重畸变，呈脉冲状，使电网输入电流波形完全跟随电网输入电压波形．使得输
开关电源具有效率高、成本低等特点，因而在现代电力值低，则表示输入电流谐波分量大，将造成输入电流波形畸
电子设备中应用广泛。但由于开关电源中的整流器，电容滤变，对电网造成污染。

150W有源功率因数校正器设计

Ｍｏｅｖｒ，ｔｅｃｒｕｔｉｔｂｅ．ｒｏｅｈｉｃｉｓｓａｌ
【ｅｏｓｈｒｏｉｐｗｒａｔ；ｉａｃｎｕｔｎｍｄ；ｉｏａｅＫｙｒ】ａｎ；ｏｅｆｏｃｔｌｏｄｃｏｏｅｗｄｖｌｇｗｄｍｃｃｒｒｉｃｉｅｔ
如图１设计功率电感的辅助绕组为过零检测，辅助绕组。在ＭＯＦＴ开通时，ＳＥ电流流过功率电
感，辅助绕组上的电压为负值，其与输入的交流电压成比例，当内部斜波信号大于跨导误差放大器输出信号时，ＭＯＳＥＦＴ关断，助绕组上的电压变为正辅值，流过功率电感电流变小，功率电感两端电压及零电流检测电路输出电压都相应降低，当零电流检测
Ｄｅｉｎｏ０ｔｖｗｅｃｏｒｅｔｏｓｇｎ１ＷＡｃｉｅＰｏｒＦａｔｒＣｏｒｃｉｎ５
ＣＵＩｉ－ｎ，ＩｔｔＺＨＵａ－ａ６ｍｉＬｅ，ＸｉｎｔｏＪｔ
【ｂｔｃＩｄｒｏｅｕｅｒｕｔｉｕｈｒｏｉａｄｉｐｖｏｅｆｔ，ｈｒｃｒｅｔａａｉｏｅＡｓａｔｎｒｅｔｒｃｐｄｃ ’ｎｔａｎｒｅｗｒａｏｔｓｔｌｐｅｎｓｔｅｗｒｒ】ｏｄｏｓｐｍｃｎｍｏｐｃｒｉａｉｅｓｃｖｐ
２１００年４月
廊坊师范学院学报（自然科学版）ＪｕｎｏａｇａｇＴａｈｒＣ￣ｇ（ａｕｎｃｎｅＥｉｏ）ｏｒ￣ｆＬｎｆｎｅｃｅｏｅｅＮｔｒａＳｉｃｄｔｎｓｌｅｉ

开关电源的有源功率因数校正电路设计

收稿日期：２００７—０７—２３
家人网电气设备的电流谐波值进行了限制，严格限定设备的功率因数必须接近于１，所以，提高开关电源的功率因数已经成为国内电源厂商的当务之急。
由于输入端有整流元件和滤波电容，单相ＡＣ／ＤＣ开关电源及大部分整流电源供电的电子设备，其电网侧功率因数仅为０．６５左右。采用有源功率校正技术后可提高到０．９９以上，既治理了电网的谐波污染，又提高了开关电源的整体效率。有源功率因数校正主要是在整流滤波和ＤＣ／ＤＣ功率级之间串人一个有源ＰＦＣ作为前置级，用来提高功率因数和实现ＤＣ／ＤＣ级输入的预稳，ＰＦＣ电
中图分类号：ＴＮ８６文献标识码：Ａ文章编号：０２１９—２７１３（２００７）１０—００１３—０５
０引言
近年来，由于开关电源效率高，成本低，而在各个领域获得了广泛的应用。但是采用传统的非控整流开关电源，由于输入阻抗呈容性，网侧输入电压和输入电流间存在较大相位差，加上输入电流严重非正弦，并呈脉冲状，故功率因数极低（在０．６５左右），谐波成分很大，给电力系统带来了严重的谐波污染。为此，国际上推行了ＩＥＣ５５５２、ＥＮ６０５５５—２、ＩＥＥＥ—Ｓｔｄ一５１９等标准对电子生产厂
（１．ＺｈｅｊｉａｎｇＰｒｏｖｉｎｃｉａｌＰｌａｎＤｅｓｉｇｎ＆ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，ＨａｎｇｚｈｏｕＺｈｅｊｉａｎｇ３１０００６，Ｃｈｉｎａ）

有源功率因数校正电路(APFC)

固定的导通时间，可变的开关频率。峰值电流模式控制，适用于小和中等功率输出的场合 <200W，工作在临界模式
有源功率因数校正电路（APFC）
二、峰值电流控制APFC控制器L6561/6562 （一） L6561/6562芯片的特点
有源功率因数校正电路（APFC）（二） L6561/6562芯片的结构框图及引脚功能
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
有源功率因数校正电路（APFC）
2. 功率因数
有源功率因数校正电路（APFC）
有源功率因数校正电路（APFC）
设基波电流i1落后Vi，相位差为α，如下图所示。
Vi 、Ii 波形
有源功率因数校正电路（APFC） AC-DC电路输入功率因数与谐波的关系：定义总谐波畸变（THD）：
THD
I
2 2
APFC结构框图
有源功率因数校正电路（APFC）
有源功率因数校正电路（APFC）
APFC的工作原理:
◆主电路的输出电压Vo和基准电压Vr比较后，输入给电压误差
放大器VA，整流电压Vdc检测值和VA的输出电压信号共同加到
乘法器M的输入端，乘法器M的输出则作为电流反馈控制的基准信号，与开关电流is检测值比较后，经过电流误差放大器CA 加到PWM及驱动器，以控制MOS管的导通与关断； ◆使输入电流（即电感电流）il的波形与整流电压Vdc的波形基本一致，使电流谐波大为减小，提高了输入端功率因数，可达到 0.99以上,谐波失真THD=3%-5%,由于功率因数校正器同时保持
I
2 3
I I1
2 4
.... I
2 n
100 %
有源功率因数校正电路（APFC）
从上式可以看出，欲提高线路功率因数．就必须最大限度地抑制输入电流的波形畸变，同时还必须尽可能地使电流基波与电压基波之间的相位差趋于零。对于未采取功率因数校正措施酌电子镇流器，由于THD一般不低于110％, 不超过0.65。 4. 提高AC-DC电路输入端功率因数和减小输入电流谐波的主要方法：使输入电流与输入电压同相位，减小两者的相位差，采用APFC功率因数校正电路。

基于单周控制的有源功率因数校正电路设计

ＫｅｒｓＰｙｗｏｄ：Ｆ；ｃｎｒＹｅｋｃｒｎｏｔｐａｕｒｔｏｅ
１引言
功率变换器的单周控制（ｎ — ｙｌＣｎｒ１是Ｏｅ（ｌ）ｕｔ＝（￡Ｏｄ０）ｕ￡１＝（￣ｄ）
ｃｃｌｏｒｌＡｎａｒａｈｉｏｏｅｔｓｇｉｇｅｐｈｅＡＰＦＣｉｃｔｂｔｌｚｎＲ１Ｃ．ｐｒｍｅａｅｕｌｓｙｅｃｎｔｏ，ｐｐｏｃｓｐｒｐｓｄｏｄｅｉｎａｓｎｌ— ａｓｃｒｕｉｙｕｉｉｉｇＩ１５０ＩＥｘｅｉｎｔｌｒｓｔ
的效果。
单周控制电路的核心部分是可重置积分器。电路一个内的工作过程为：固定频率的时钟脉冲触发使开关导通，同时积分器开始对输入信号进行积
分。积分值与控制信号进行实时比较，当二者相等时，制器发出信号关断开关，控同时将积分器复位为零，下一个做准备。为
实验结果表明，该装置具有结构简单、抗干扰性强、响应速度快等特点。
关键词：率因数；制，值电流功控峰中图分类号：Ｍ７４３Ｔ１－文献标识码：Ａ文章编号：００１０２０）４０８－２１０－０Ｘ（０６０－０９０
大于输入信号与
图ｌ单周控制固定开关频率电路原理
（．西大学，西南宁１广广５００；，西武鸣电业公司，西南宁３０４２广广５００）３１０

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影响效率。在大多数应用中，０３０Ｈ的开关频率是２－０ｋ：
一个较好的范围。本设计中开关频率选择为ｌｋｚ０Ｈ，０尖峰失真小，感的物理尺电变大；关管的峰值电开流大（在相同容量情况下，ＣＤＭ这样电感量的大小合理，ＭＳＥ和ｏｓｔ中通过开关器件的峰值电流为ＣＭ的Ｃ两倍），从而导寸较小，ＯＦＴＢｏ二极管上的功率耗损也不致开关管损耗增所以加。在大功ＡＦ路中，率ＰＣ电常采会过多。（Ｂｏ电感的３ｏｓ）ｔ计算用ＣＭ方式。Ｃ
如Ｕ３７因其噪声大，，Ｃ８１滤波困难，功率开关管上的电压应力大，控制驱动电平易浮动，故很少被采
用。
变频设备的功率范围７－０Ｗ的在５２００应用场合，选择
工作于连续调制模式下的平均电流型升压式ＡＦＰＣ电路来实现较为适合。
（）１压式２升降如”Ａ８，Ａ８８须用两个功率开关管，５Ｄ４１，）４１Ｔ其中一个功率开关管上的驱动控制信号浮动，电路复
是一款理想的ＡＦＰＣ控制芯片。下面给出由Ｃ８４Ｕ３５构成的有源功率因数校正电路框图，如图１所示。
（）ｂｏ）４升压式（ｓｏｔ此方法被广泛采用，其特点为简单电流型控制，Ｐ值高，谐波失真系ＴＤ效率高，Ｆ总数Ｈ小，但是输出
＞＆ｉ
」１－
电流检测
Ｕ３５产一压检测Ｃ８４
图１Ｃ８４有源功率因数校正电路框图Ｕ３５
（）１平均电流型如Ｍ４３Ｕ３５工作频率恒定，，Ｃ８，１８２４采用连续调
制模式（Ｃ。这种控制方式的优点是恒频控制；ＣＭ）工作在电感电流连续状态，开关管电流有效值小、ＭＥＩ
监委在２００３年５月Ｉ日以后对家电产品强制执行和功率因数校正方案。
＂Ｃ３认证” 标准。这些都迫切需要可产品化的谐波抑制本文即讨论了功率因数校正方案，并在此基础上
着重分析了校正电路参数。２功率因数林正原理
弦波（１且和电Ｙ，，）＝压波形同相位（ｓ＝）ｃ－１ｏｐ。在理想情况下，可将整流器的负载等效为一个纯电阻，此时的Ｐ值为１Ｆ，所以有时又把功率因数校正电路叫做电阻
４电路主要参数设计
４１．主要设计要求输人电压Ａ８２０：Ｃ－６Ｖ０输出电压Ｄ４Ｖ：Ｃ００输出功率２Ｏ：５Ｗ４．２主要参数设计（）１振荡器的输出和乘法器的最大输出调节电阻
摘要：主要介绍了有源功平因数校正（ＰＣ）工作原理、ＡＦ的电路分奚。计了基于Ｕ３５设Ｃ８４芯片的一种有源电路功率因敬校正电路方案，着重分析了电路参教的选择和设计。实践证明采用ＡＦＰＣ后，出电压纹波大大降低，拾实现了功率因数校正关健词：功率因数：有源功率因数校正；Ｃ８４Ｕ３５中图分类号：Ｍ４Ｔ６文献标识码：ＡＡｂｔａｔＰｉｉｅｄｓｏａｔｅｗｒｔｃｒｃｏ（ＰＣａｉｒｄｃｄＡＡＦｃｒｉｓｈｍｉｄｓｎｄｓｄｓｃｒｃｌａｃａｓｃｉｐｅｆｃｒｒｔｎＡＦ）ｎｏｕｅ．ＰＣｃｔｅｅｅｉｅｂｅｏｒ：ｎｐｎｌｆｖｏａｏｏｅｉｒｔｅｎｉｕｃｓｇａｎＵ３５，ｄｃｉｐｒｅｒａｅｌｅ．ｉｐｏｅｔｔｏｔｕｒｐｖｌｇｉｒｄｃｄｄｗｒｔｉｃｒｃｅａＣ８４ａｃｒｔａｔｓａａｚｄｓｖｄｔｅｐｔｌｏａｅｅｕｅａｐｅｆｏｓｒｔｆｎｉｕａｍｅｒｎｙＩｔｒｈｈｕｉｅｔｓａｐｎｏａｒｏｅｄｃ－ｔｕａｅＡＦ．ｅｓｇｏＰＣｒｆＫｙｏｄｐｗｒｔｒＡＦＵ３５ｅｗｒ：ｅｆｏ；Ｃ；８４ｏａｃＰＣ
压和基波电流之间的相移因数。
炉、变频电冰箱，（Ｉ感应加热）变频洗衣机等。Ｈ饭堡、但
是电力电子装置中的相控整流和不可控二极管整流
所以功率因数可以义定为输人电流失真系数（）Ｙ与相移因ｃｄ的乘数（ｓ）积。ｏｒ可见功率因数（）Ｐ由电流失真系数ＯＭ波电ＦＯ压、基波电流相移因数（ｓ）ｃｒ决定。。Ｏ则ｏｈ低ＯＳ表示用电电器设备的无功功率大，设备利用率低，导线、变压器绕组损耗大。同时，值低，则表示输人电流谐波分量制定了限制谐波的国家标准，国际电气电子工程师协大，将造成输人电流波形畸变，对电网造成污染，严重会（Ｅ）（Ｅ、ＩＥ国际电工委员会（Ｃ（）际大电网Ｉ和国Ｅ会议（－时，相四线（ＣＩ对二制供电，还会造成中线电位偏移，致使ＧＥＲ）纷纷推出了自己的ｉ波ｆ标准。ｔ我国政府也分别于用电电器设备损坏。１８９４年和１９年制定了限制谐波的有关规定。我国９３功率因数校正ＰＣｏｅＦｃｒｒｔｎ技Ｆ（ｗｒｔＣｒｃｏ）Ｐａｏｏｉｅ加人ＷＯ国产家电产品将面临人世的严峻挑战。术，Ｔ后，从其实现方法上来讲，就是使电网输人电流波形为获得与国外同类产品同等的市场竞争地位，国家认完全跟踪电网输人电压波形使得输人电流波形为正使输人电流波形发生严重畸变，不但大大降低了系统的功率因数，还引起了严重的谐波污染。另，外硬件电路中电压和电流的急剧变化，使得电力电子器件承受很大的电应力并给周围的电气设备及电波造成严重的电磁干扰但Ｉ而且情况日Ｍ），趋严重。许多国家都已
作用在输出电容Ｃ卜保持高电压，所以电容Ｃ的体积
匣
广｜
小、储能大；在整个交流输人电压变化范围内能保持很高的功率因输人电流连续，数；并且在ＡＦ开关瞬ＰＣ间输入电流小，易于ＥＩＭ滤波；升压电Ｌ感能阻止电
压、电流的瞬变，了电路的可靠性。提高３．２按输入电流的控制原理分
电压高于输人电压。适用于７－００功率范围的应５２０Ｗ用场合，应用最为广泛。它具有以下优点：中的电电路
ｔ．，＿ｎ１Ｕｄ
中迎翁
５］
感Ｌ适用于电流型控制；由于升压型ＡＦ的预调整ＰＣ
压与输出电压的比值有关，即当输人电压变化时，功率因数Ｐ值也将发生变化，同Ｆ时输入电流波形随输
入电压与输出电压的比值的加大而总谐波失真系数
的最大值，且乘法器输出电流不能超过乘法器的前馈交流输人电流的２综合考虑后选取Ｒ，１Ｋ倍，｝５ｏ＝（）２开关频率的选择开关频率高可以减小ＡＦ路的结构尺寸，ＰＣ电提高功率密度，减小失真；但频率太高会增大开关损耗，
ＳｎＨｏｇｕ，ｎ
１引言２世纪７年代家用电器开始逐步变频化，现００出
了电磁烹任器、变频照明器具、频空调器、变变频微波
式中：表示输人基波电流有效值；表示输人Ｉ、孺电流有效值；
Ｙ表输电失系；示波示人流真数Ｏ表基电＝兴Ｃｓ，
３有源功率因数校正电路设计
有源功率因数校正（ＰＣ法就是在ＡＦ）整流器和负载之间接一个Ｄ－ＣＣＤ变换器，应用电流反馈技术，使输人端电流波形跟踪交流输人正弦波，形从而把功率因数提高到０９更高。有源功率因．或９由于数校正电路
Ｐ一＝，ＣＦ二Ｖ，Ｉｏｓ＿
仿Ａ。功率因数校正技术大致可以分为无源和有源器
功率因Ｐ）数（Ｆ是指交流输人有功功率（）Ｐ与输人视在功率（的比Ｓ）值。即：
两种，考虑到无源ＰＣ的体积庞大且性能较差，此Ｆ因本文只针对有源功率因数校正ＡＦ（ｃｖＰｅＰＣｔｅｒＡｉｏｗＦｃｒｅｉ）术做些探讨。ａｔＣｒｃｏ技ｏｏｔｎ
结构模式有若千种，需要进行比较后确定一种结构。３１．按有源功率因数校正电路结构分（）１降压式
如Ｍ４１Ｓ５，，３１Ｌ８Ｇ６工作频率固定，３采用不连续
调制模式（Ｃ．ＤＭ）３有源功率因数校正电路设．３计基于以上各种电路结构的特点分析可知，虑到考
ＳＶＩ，，孙宏；师讲
念ｏＹＯＩｓＣｍＱＯｃ二Ｓ
（）１
‘ 嵌入式系统应用翻选２０》０例
争自‘”号２３ “ ２－，局”：４６一５８６４－。９元
电子设计
中文核心期刊《微计算机信息）嵌入式与ＳＣ２０年第２（Ｏ）６０２卷第３期－２（）４电压跟踪控制型
功率因数校正的前提条件是使输人电感中电流
一２６一６元／邮局订Ａ号：２９６４３０年８－４（ＬＰＣ技术应用２０例》０
电子设计
波形平均值取决于电感输人电流，
由于Ｒ二直接影响到Ｕ３５Ｃ８４中乘法器输出电流
（）流型。３峰值电如Ｍ４３Ｍ３２２工作频率可变，，４６，Ｌ８１Ｃ采用不连续调制模式（Ｃ．Ｍ采用跟随器方法具有电路简ＤＭ）ＤＣ