PFC开关电源电路设计分享
双极PFC开关电源设计
双极PFC开关电源设计
首先是输入滤波电路，它的作用是滤除输入端的高频噪声和谐波。
输
入滤波电路一般由电感和电容组成，电感负责滤除高频噪声，电容则滤除
谐波。
其次是桥式整流电路，在双极PFC开关电源的设计中，桥式整流电路
一般采用三相全控整流桥以实现整流功能。
整流电路的设计需要尽可能减
小整流损耗，提高整流效率。
然后是电流控制回路，电流控制回路用于控制输出电流的大小。
双极PFC开关电源的设计中，一般采用电流模式PWM控制方式。
电流控制回路
需要提供精确可靠的电流控制信号，以确保输出电流的稳定性和精度。
接下来是输出滤波电路，它用于滤除输出端的高频噪声。
输出滤波电
路一般由电感和电容组成，电感负责滤除高频噪声，电容则滤除低频谐波。
最后是开关电源控制逻辑，开关电源控制逻辑用于实现开关管的控制
和保护功能。
开关电源控制逻辑需要根据输入电压和输出电流等参数进行
精确的控制，以实现高效能的转换和有效的保护。
除了以上几个方面的设计，双极PFC开关电源还需要考虑其他一些问题，如电源的输入电压范围、温度稳定性、过流保护、过压保护等。
考虑
到这些问题，可以设计出更加稳定和可靠的双极PFC开关电源。
总体来说，双极PFC开关电源的设计需要综合考虑输入滤波、整流、
电流控制、输出滤波和控制逻辑等方面的设计要求。
通过优化设计，可以
实现高效率和高功率因数的直流电源转换。
PFC电路详解
PFC技术整理文档原文来自《郝铭-高端电视维修培训专家》一、PFC是什么？现在进行液晶电视机和等离子电视机电路分析时、故障维修时，都经常的提到“PFC电路”一词，这在早期的电视机中是没有的，早期维修电视机的师傅从来没有接触过的，但是PFC电路是目前液晶电视机和等离子电视机中不可缺少的电路。
那么PFC到底是什么？是一项新技术？还是新电路？先简单说说PFC的定义：PFC是英文的缩语；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。
例如一台电源变压器的耗电量（输入功率）是100W，输出功率有90W,那么这台变压器的功率因数就是90W÷100W=0.9。
一个电熨斗的耗电量是300W,使用时产生的热量也为300W，那么这只电熨斗的功率因数就是300W÷300W=1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。
功率因数最大为1，不可能超过1。
这个衡量电力有效利用程度的指标，对于我们电视机的生产厂乃至电视机用户；有用吗？有必要吗？既然没有必要，电视机用户一般也没有计较过一台电视机是否充分的利用了所消耗的电量，那么电视机内部设置此电路增加了生产成本；其目的是为什么？要回答以上的问题，我们先来了解一下什么是功率因数，什么原因造成功率因数低？为什么有的电器功率因数低，有的电器功率因素就不低？有什么方法来提高（校正）功率因数，怎么知道功率因素是否达到最高（1）。
电视机的功率因数校正电路（PFC电路）是怎么回事？电视机的功率因数电路是要解决什么问题？要把这一系列的问题搞清楚才能有一个明确的认识。
要弄清楚什么是功率因素校正就必须弄清楚几个概念，这就是：有功功率、无功功率、视在功率（总功率）、功率因数；1 有功功率：任何电器设备工作时都要消耗电能并输出能量，例如我们的电饭锅、电熨斗、取暖的电热汀等，它们把消耗的电能转化成为热能，这些转化为热能的电功率都等于是做功了，就称为有功功率。
带PFC功能的150W双管正激恒流源设计
带PFC功能的150W双管正激恒流源设计一、总体性能指标：输入交流电压范围：Vac=90Vac~260Vac ，f工频=40~60Hz；PFC输出直流电压：Vin=385~400Vdc；双管正激输出电压范围：V out=32Vdc~36Vdc；额定输出电流：Iout=4.3A；额定输出功率：Pout=150W ；（4.3A，36V LED负载）整体效率：η=90% ；二、电路总框架图图1 带PFC的双管正激式LED驱动电源电路总框图三、PFC电路设计图2：UC3854BN PFC 电路原理图 3.1 PFC 性能指标：交流输入电压范围：Vac=90Vac~260Vac ， f 工频=40~60Hz ； PFC 输出直流电压：V0=385~400Vdc ； 额定输出功率：P0=240W ； 开关频率：fs=100kHz ； 效率：η=95% ； 功率因数：PF >0.95； 3.2 PFC 升压电感的选取电感在电路中有滤波、传递和储存能量的作用，其值与纹波电流和开关频率有关，如公式（1.2.1）所示。
IN S IN L s LU DT U DL I f I ==∆∆ （1.2.1） 式中D 为占空比，fs 为开关频率，Ts 为开关周期，Uin 为输入电流，△IL 为纹波电流。
①计算输入电流的最大峰值：(min)3.93pk IN I A === （1.2.2） ②计算电感电流允许的最大纹波电流△IL ，通常取线路电流最大峰值的20%，如公式（1.2.3）所示。
0.20.2 3.930.786L pk I I A ∆==⨯=（1.2.3）③计算电感电流出现最大峰值时的占空比， 如公式（1.2.4）所示。
(min)400900.68400o IN oU D U === （1.2.4）④综合以上公式可计算电感值，如公式（1.2.5）所示。
min)3900.681.1100100.786IN s LD L mH f I ⨯===∆⨯⨯（ （1.2.5）本设计实际取1mH 。
PFC的数字设计总结
（14）
所以
k K in K m 2 Ki K 2 ff Vin
（15）
求得
gc K m K in K2 ff K iVo
（16）
4．电压环和电流环补偿环节设计
采用模拟化的设计方法，先在 s 域分析设计，再转化为数字控制算法。
（1） 电流环的补偿设计
电流环是 PFC 设计的关键， 它通过调节功率开关管的占空比迫使输入电流跟 踪输入电压。由于输入电压是全波整流波形，含有丰富的谐波，电流环要有较好 的动态跟踪能力。因此，电流环要设计成具有较高的低频增益和较宽的带宽。
^
Vg
^
Vo
Gid(s)
d
^
IL
^
FM Ti Gci(s)
× ＋
^
Ki
－
Vc
Gcv(s)
图 4 电流环小信号模型 电流环的小信号模型如图 4 所示，其开环传递函数为
Ti ( s ) K i Gci ( s ) FM Gid ( s ) Ki
——电流环反馈系数
（17）
Gci ( s ) ——电流环补偿环节 FM
为了抑制电压纹波，输出电容通常选的比较大，在高频条件下 可以近似简化为
1 0 ,上式 sC
Vo ' G id ( s ) Ls 1 G 'g ( s ) i L in Ls v d 0
(6)
（2）电压环 Control-to-Out 传递函数 Gvc
——PWM 环节传递函数
Gid ( s ) ——主电路 duty-to-current 传递函数
采用 TI 公司的 DSP2407 作为数字控制器，其 AD 的参考电压是 3.3V，所以 先要将电感电流经过传感器，使输出电压在 3V 左右。电流环的反馈系数是传感 器的增益和 AD 增益的乘积。同样道理，可以 求出前馈电压系数和电压环反馈 系数。
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）。
单级PFC反激式开关电源设计
设计与分析yuFenxi单级PFC反激式开关电源设计李晓晖$赵杰1苏亚东$张玉峰+郑凯-(1.皖北煤电集团有限公司，安徽淮北232097; 2.徐州凯思特机电科技有限公司，江苏徐州221116;3.中国矿业大学电气与动力工程学院，江苏徐州221116)摘要:研宄了固定关的单级P F C反 变换器，续 模相比，结构在很大度上降低了开关管的电流应力前级E M I滤波器的高次谐波应力；和平均电流控制模相比，该结构的电路结构和控制方式都比较简单，成本较低。
在对临界模 连续模 的础上，完成了对固定关 模的大，设计了系统电路，仿 机实测对理论 验。
关键词c单级;F O T;P F C;反；变压器设计;系统电路仿0引言开关电源的相关标准中对于降低电流谐波及提高功率因 数有着明确的要求，这使得P F C技术在开关电源中的应用越来 越广泛。
有源P F C技术相比于无源P F C技术具有响应快、动态 效果好等优点而受到广泛研宄。
一般含有P F C功能的开关电源 采用两级P F C结构，一级为功率因数校正级，一级为电压变换 级，两级结构导致系统结构复杂、成本较大，据此，单级P F C结 构应运而生[1—5]。
本文针对单级P F C反激式开关电的能关系进行了研宄，最后，根据这些参数给出了变 压器的设计 。
2.1 FOT控制模式工作原理2为F O T单级P F C反 变换器的系统 。
I电压！。
电路 电电压。
乘器的用构的电流准，准一电压同相的正波，为电压入电压相 。
开关的关采电的电压高于乘法器的 电压。
开关的导产生电路控制。
源，在C C M下F O T控制系统的，完成了系统的大 ，照大 的结构，设计了系统电路及变压器参数，成了系统仿，验 系统的 。
1单级PFC反激式电路基本结构1是一种单级P F C反激式变换器 的结构，于 的电 、流电电，简化了电路结构，使 变得 单。
于 采用的电，能 电压中的高谐波。
输入电压电正 。
P W M器对输入、电压采样，在 计 电流准，电流采 比较，据比较的结果 Q2的通断，成功率因数校正。
PFC电路与BOOST电路设计实例解析ppt课件
f (mmin )
sin 2 t dt
0
1
1
sint
mm in
12
基于Boost电路的PFC变换器及其控制方法——DCM
要保证电感电流断续，必须满足d1+d2<1 随着mmin=Vo/Vin的增加，d1+d2先减小后增大 因此在输入电压较小与较大时均会使电感电流趋
于连续
通常在断续模式下的电感量设计中按最低输入电 压时确参数。
优点
单周控制能优化系统响应 减小畸变和抑制电源干扰 反应快 开关频率恒定 鲁棒性强 易于实现 抗电源干扰 控制电路简单
34
PFC控制方法——CCM-总结
CCM 模式下控制策略总结
（1）峰值电流控制 ：优点是实现容易，缺点是当交 流 电 网电压从零 变化到峰值时，占空比变化太大。在占空比>50%时，电流环会产生 次谐波振荡现象。
DCM的关键
要想保证电路在一定电压范围内处于断续模式，关键是电感 量的设计，下面给出电感量设计的最终公式：
d
d1
d2
Vo
mmin 2
(mmin sint)
2 L f s Po
f (mmin )
d1其中为MOS管导通占空比，d2为续流二极管导通占空比， L为电感量，fs为开关频率，Po为输出功率，mmin为Vo/Vin
（2）平均电流控制 ：优点是电流环有较高的增益带宽、跟踪误差小、 瞬态特性较好、THD(<5%)和EMI小、对噪声不敏感、开关频率固定、 适用于大功率应用场合，其缺点是参考电流与实际电流的误差随着占 空比的变化而变化，从而可能会产生低次电流谐波。
（3）滞环电流控制 ：优点是电流环带宽高，具有很强且具有很强的鲁 棒性和快速动态响应能力，电流跟踪误差小，硬件实现容易。其缺点 负载大小对开关频率影响较大，不利于设计输出滤波器的优化设计。
【分享】PFCLLC设计的600W开关电源调试全过程及经验讨论
【分享】PFCLLC设计的600W开关电源调试全过程及经验讨论电源规格: AC170~265V，输出电压可调范围：90-140VDC，输出电流可调范围：0.5-4.5A，电源要求有并机均流功能，电流不平衡度小于3%。
有热插拔功能，当模块故障时、自动脱离均流母线，不影响其它模块正常均流。
具有与自动化系统连接遥控接口，提供RS485 通讯接口。
保护等更多的功能规格，详情参见阅读原文。
本文主题1、有关 LLC 的一些基本概念及其理解2、LLC 的基本工作原理。
3、本电源原理图设计思路以及考虑的问题4、磁性器件设计以及计算。
5、调试遇到的问题分享与讨论。
6、在电源行业摸爬滚打了5年了，换了一次公司，听说的以及和同行交流发现唯一不变的是降成本，电子行业产品利润越来越低，有人说在电子行业创业，比如火如荼的移动互联网难，大家觉得呢？……看似很简单的问题，未必每个人都了解的很清楚。
首先提一个LLC 启动的问题，大家觉得双谐振电容的LLC 启动是个怎样的过程？欢迎一起讨论。
与传统PWM（脉宽调节）变换器不同，LLC 是一种通过控制开关频率（频率调节）来实现输出电压恒定的谐振电路。
它的优点是：实现原边两个主 MOS 开关的零电压开通（ZVS）和副边整流二极管的零电流关断（ZCS），通过软开关技术，可以降低电源的开关损耗，提高功率变换器的效率和功率密度。
学习并理解 LLC，我们必须首先弄清楚以下两个基本问题：1什么是软开关LLC电路是如何实现软开关的。
由于普通的拓扑电路的开关管是硬开关的，在导通和关断时 MOS 管的 Vds 电压和电流会产生交叠，电压与电流交叠的区域即 MOS 管的导通损耗和关断损耗。
如图所示。
为了降低开关管的开关损耗，提高电源的效率，有零电压开关（ZVS ）和零电流开关（ZCS）两种软开关办法。
零电压开关（ZVS）：开关管的电压在导通前降到零，在关断时保持为零。
零电流开关（ZCS）：使开关管的电流在导通时保持在零，在关断前使电流降到零。
200W开关电源设计PFC双管正激
学位论文200W开关电源设计——基于双管正激变换器摘要开关电源是一种由占空比控制的开关电路构成的电能变换装置，用于交流－直流或直流—直流电能变换，通常称其为开关电源。
其功率从零点几瓦到数十千瓦，广泛用于生活、生产、科研、军事等各个领域。
开关电源的核心为电力电子开关电路，根据负载对电源提出的输出稳压或稳流特性的要求，利用反馈控制电路，采用占空比控制方法，对开关电路进行控制。
本设计的交流输入电压范围是85V～265V，输出电压24V，输出功率200W。
该设计能够同时实现输入欠压保护、输出过压保护、功率因数校正等功能。
本设计主要采用单片开关电源芯片L6562D，NCP1015和NCP1217，线性光耦合器PC817A及可调式精密并联稳压器TL431等专用芯片以及其它的分立元件相配合，使设计出的开关电源具有稳压输出功能。
主要用到的开关电源电路拓扑有BUCK电路，BOOST电路和正激电路。
关键词：开关电源，功率因数校正，电路拓扑ABSTRACTThe switching power supply is a power conversion device for AC-DC or DC-DC conversion,which is consist of switching circuits controled by duty cycle.Its power varies from a few tenths of watts to tens of kilos watts,and it is widely used in life,production,scientific research, military and other fields.The core of the switching power supply is power electronic circuit.According to the request of steay output voltage or flow characteristics of power from the load,it can use feedback control circuit with duty cycle control method to control the switching circuit. The AC input voltage of this design ranges from 85V to 265V and the output voltage is 24V,the output power 200W.The design can simultaneously realize functions of input under-voltage protection, output overvoltage protection and power factor correction. The design mainly adopts dedicated chips ,such as single switching power supply chip L6562D, the NCP1015 and NCP1217A, a linear optocoupler PC817 and adustable precision shunt regulator control TL431 ,which is matched with other discrete components to make the switching power supply with voltage regulator output function. The main switching power supply circuit topology are Buck Circuit, the Boost Circuit and a Forward Circuit.Key words：the switching power supply,power factor correction,circuit topology目录第1章开关电源简介 (1)1.1 开关电源的发展简史 (1)1.2 开关电源的发展趋势和前景展望 (1)1.3 本文的主要工作 (2)1.3.1 基本要求 (3)1.3.2 发挥部分 (3)第2章开关电源的分类和基本工作原理 (4)2.1 开关电源的分类 (4)2.2 开关电源的基本工作原理 (4)2.3 PFC原理 (5)2.4 双管正激式变换器工作原理 (6)第3章交流输入部分电路的设计与实现 (8)3.1 原理图设计 (8)3.2 元件参数与选择 (8)3.2.1 压敏电阻 (8)3.2.2 安规电容 (8)3.2.3 泄放电路 (9)3.2.4 共模扼流圈 (9)3.2.5 整流桥和滤波电容 (9)第4章基于L6562D的连续型APFC电路设计与实现 (10)4.1 L6562D功能特点及其工作方式 (10)4.2 设计要求 (10)4.3 工作原理 (10)4.3.1 概述 (10)4.3.2 FOT峰值电流模式分析 (11)4.3.3 FOT峰值电流模式的输入电流畸变 (12)4.3.4 输入电流尖峰畸变的补偿电路 (12)4.4 原理图设计 (14)4.5 参数设计 (14)4.5.1 升压电感的设计 (14)4.5.2 确定电流取样电阻 (17)第5章基于NCP1217A双管正激变换器电路的设计与实现 (19)5.1 NCP1217A功能特点 (19)5.2 设计要求 (19)5.3 原理图设计 (19)5.4 参数设计 (21)5.4.1 变压器和输出电感的设计 (21)5.4.2 确定次级侧的整流二极管 (22)5.4.3 确定输出电容器 (23)5.4.4 脉冲驱动电路的设计 (23)5.4.5 稳压反馈电路设计 (24)第6章基于NCP1015的辅助电源设计与实现 (25)6.1 NCP1015功能特点 (25)6.2 设计要求 (25)6.3 原理图设计 (25)6.4 工作原理 (25)第7章测试报告 (26)7.1 概述 (26)7.1.1 输出电压精度 (26)7.1.2 线性调整率 (26)7.1.3 负载调整率 (27)7.1.4 工作效率 (28)7.1.5 PF值 (30)7.1.6 纹波 (31)7.2 毕设完成指数 (33)7.2.1 基本要求 (33)7.2.2 发挥部分 (33)第8章调试总结 (34)8.1.1 基于NCP1654的PFC调试 (34)8.1.2 基于NCP1217A的双管正激调试 (34)8.1.3 基于L6562D的APFC电路的调试 (34)8.1.4 联调 (35)8.1.5 心得体会 (35)参考文献 (37)附录A 原理图 (38)A.1 APFC设计部分 (38)A.2 双管正激部分 (39)A.3 交流输入部分 (40)A.4 NCP1217A设计部分 (40)A.5 辅助电源设计部分 (40)附录B 器件清单 (41)B.1 交流输入部分参数 (41)B.2 辅助电源设计部分参数 (41)B.3 NCP1217A设计部分参数 (41)B.4 APFC设计部分参数 (42)B.5 双管正激设计部分参数 (42)附录C APFC电路PCB (44)附录D 双管正激电路PCB (45)第1章开关电源简介1.1 开关电源的发展简史开关电源是相对线性电源说的。
交错型PFC升压控制开关电源电路设计
价值工程1电源的类型及分析电子设备的电源可分为线性电源和开关电源（SMPS ）：线性电源的设计简单，而SMPS 则较复杂。
从能效方面比较，开关电源的能效等级较高（60%～95%）,线性电源的典型能效值较低（40%～55%）。
SMPS 让设计人员开发出能达到强制性能效标准的新产品。
从成本方面相比，SMPS 更复杂，成本也更高。
在某些拓扑中使用的更先进、容差更小而能效更高的组件往往要比一般性能的组件更贵。
线性电源的设计较简单，但它要使用像铁芯变压器这样的组件，需要大量的铜质线圈也会增加成本。
为了促进更节能的SMPS 电源的应用，必须降低开关电源的成本使其接近或低于线性电源的成本。
SMPS 所增加的成本是有限的，低于线性电源的增量成本。
从尺寸方面，线性电源通常比SMPS 更大、更重。
设计中如果要将电源整合到产品外壳中，线性电源不仅占用了宝贵的空间，而且其较低的能效往往会产生大量的热量，需要散热处理以确保设备更长寿和可靠。
如果是便携式产品，首选开关电源，较重的线性电源也不可取。
能效更高、体积更小而重量更轻的SMPS 代表了未来的发展方向。
2开关电源的电路设计随着开关电源等各种电力电子设备在工业及家庭中的应用日益广泛，电网的电流谐波问题也日益严重，谐波污染给系统本身和周围的电磁环境带来了一系列的危害。
因此功率因数校正（PFC ）技术成为开关电源中必不可少的环节。
同时，随着恒流稳压开关电源的功率等级不断增加,必须考虑系统的输入功率因数、效率和负载能力。
本设计中的SMPS AC/DC 系统包含两大部分：前端是带功率因数调整的AC/DC 转换器，后端是一个全桥DC/DC 转换器。
AC/DC 系统采用交错型PFC 升压控制结构，包括一个全桥整流器、2个平行交错升压PFC 电路和2个辅助开关，用于实现主开关的过零切换（ZVS ）。
软开关技术和拓扑可以克服开关过程中的损耗。
除了改善能效，半桥和全桥的拓扑还帮助提高电源转换器密度。
PFC开关电源电路设计分享
PFC开关电源电路设计分享昨天我们为大家分享了一种PFC 开关电源的原理和硬件部分的设计思路，这种基于LED 路灯的PFC 开关电源非常适用于公共场所的路灯照明应用，且具有可靠性高、能耗低等优势。
在今天的文章中，我们将会继续就这一PFC 开关电源的电路设计展开分享，下面就让我们一起来看看吧。
恒流恒压电路设计在这一基于LED 路灯的PFC 开关电源电路设计过程中，为了达到恒流恒压的设计效果，在本方案中我们选择使用恒流恒压控制器件TSM101，来调节整体电路系统中的输出电压和电流，使之能够稳定恒流驱动。
这种横流恒压电路的设计如下图图1 所示。
通过TSM101 的控制作用，保证了电源恒流和恒压工作。
从图1 中我们可以看到，在该系统中，Uout+和Uout-作为这一PFC 开关电源模块的输出电压，首先要使用隔离变压器经过双二极管和电解电容器进行滤波，之后再经过电感L4 和电容滤波后输出，此时Uout+和Uout-才能够直接加在LED 路灯上。
可调电阻器RV1 和RV2 在该电路中的主要作用是分别调节输出电压和电流的大小。
R10 和R11 为22mΩ的电阻，分别对电源输出的电压和电流采样。
TMS101 的输出TOUT 通过光电耦合器、可控硅和三极管等电路送到L6561 的引脚5，通过反馈电路实现恒流控制。
器件引脚8 接辅助电源，引脚4 接变压器T1 副边地。
图1 恒流恒压电路比较器电路设计在该种基于LED 路灯所设计的PFC 开关电源中，其主系统的比较器电路设是非常重要的，在本方案中，我们选择采用比较器LM258，其设计的比较器电路如下图图2 所示。
可以看到，在图2 所展示的这一电路系统中，输出端的采样电阻两端的电压信号VR+和VR-送到比较器LM258，通过与预设电压进行比较，产生电压反馈信号DOUT。
VF 为变压器T1 副边绕组产生的辅助电源。
图2 PFC 开关电源比较器电路设计PFC 电路设计在本方案中，PFC 电路是最重要的设计部分，为了保障我们所设计的这一开关电源模块能够维系LED 路灯的恒流驱动照明，我们选择采用最常见的有源功率因数校正的控制器件L6561 看来完成PFC 电路部分的设计工作。
【开关电源设计】三相功率因数(PFC)技术的综述
开关驱动信号
S1 S2
★ 在电感放电起始的一段时间里输出 电压全部参与电感放电，而单开关电路 中输出电压是被分成两部分分别参与不 同的电感放电的，这就使电感放电时间 缩短，即缩短了电感电流平均值与输入 电压瞬时值的非线性阶段，可减小输入 电流的THD。在较小的输出电压下就可 i a 以获得比较小的THD。
★ 由于电流工作在DCM下，输入侧的电流THD值大，并 需要有较大的EMI滤波器。
15
Va
La
Vb
Lb
Vc
Lc
三相单开关PFC谐波注入法
Ds D1 D2 D3
★ 为了减小输出电压值和输入电流
的THD值，可以使用注入谐波的方法 来实现开关管的脉宽微调，从而减小
电流THD值。谐波注入法主要是通过 注入6次谐波来抑制输入电流谐波。
背景：
★ 电力电子装置多数通过整流器与电力网接口
，经典的整流器是由二极管或晶闸管组成的 一个非线性电路，在电网中产生大量电流谐 波和无功污染了电网，成为电力公害，电力 电子装置已成为电网最主要的谐波源之一。
★ 我国国家技术监督局在1994年颁布了《电能质量公用 电网谐波》标准（GB/T 14549-93） 。
单开关PFC的软开关技术
★ 为了减小开关损耗，提高开关频率进而减小输入
滤波器，减小EMI等，可以通过辅助开关M和Lr，Cr 组成的谐振支路使主开关管实现零电流关断。
软开关辅 助电路
D1 D2 D3
Ds Lr
S
Cr
Co
Dr
D4
D5 D6 M
Load
工作原理：
大功率电源PFC设计
率 PFC 计Design of active high power PFC1. PFC 电感(L)计算公式1.1电路形式及输入数椐C的基本电路形式如图1，并定义电感输入端电压为Vi ，电感输出电压为 VOUT 或记为V0。
假定：1/ PFC输出功率POUT＝2200 w2/ MOC管开关频率FSW＝50Khz3/ PFC电感输出电压VOUT=380V 并简称Vo4/ PFC 电感最小输入电压VIN(mim)＝90V (有效值)5/ PFC 电感最大输入电压为VIN(max)＝260V(有效值)6/ 最大温升50℃7/ 电感效率为η1 =99%8/ 整个调节装置效率为η2 =95%1.2 PFC 电感L及输入电流Iin的计算公式1.2.1电感基本表达式根据电磁感应定律VL=L×di/dt，当S导通时Vi=VL=Ldi/dt，L=Vi×dt/di (1)Vi是整流桥正输出电压也是PFC输入端电压， 当S关闭时 Vi=-L×di/dt+VO ，V0是PFC输出端电压。
L=(VO-Vi)×dt/di (2)导通时dt=tON 关闭时dt=tOFF1.2.2 导出占空比D与Vi和VO的关系∵式(1)，(2)相等且△i都一样，得到：Vi×ton＝(V0－Vi)×tOFFVi×ton＋Vi×tOFF＝VO ×tOFF 即Vi×T＝VO ×tOFFtOFF/T＝Vi/Vo∵ D被定义为tON/T则 tOFF/T＝(T－ton)/T＝1－D∴D＝1－tOFF/T＝1－Vi/ VO=(VO－Vi)/VO1.2.3导出由(PFC输入端未经滤波的)交流电压和PFC输出的直流电压所描述的电感表达式。
∵Vi＝√2×Vin(AC)min； T＝1/F由(1)知：L＝(Vi×ton)/△I＝［Vi×(D×T)］/ △I又D＝(VO－Vi)/VO ，得到L＝［(Vi×T）/△I］×D＝［(Vi×T)/ △I］×(VO－Vi)/VO＝［Vi×(VO－Vi)］/ △I·F·VO＝［√2×Vin(AC)min·(V0－√2×Vin(AC)min)］/△I·F·V0＝［√2×Vin(AC)min.(1－√2×Vin(AC)min/V0)］/△I.F (3)式中F单位Hz，L单位是享利。
一种PFC开关电源的设计
一种PFC开关电源的设计系别：自动化系专业班：电气自动化技术0602班姓名：某某学号：20062822066指导教师：戴明鑫胡胜2009年5月20日一种PFC开关电源的设计The design of a kind of PFC switchingpower supply摘要为了满足对电源系统高品质日益增长的要求, 通常采用升压(BOOST)型变换器作为功率因数校正(PFC)的前级。
以不连续导电模式(DCM )工作BOOST变换器,通过对输入电流波形的自动整形, 使其成为与输入电压同相位的正弦波,从而使变换器的输入功率因数接近于1，因此,具有控制简单和成本低廉的优点,特别适合于小功率场合使用。
而对于较大功率的AC-DC变换器来讲, 除了要求单位功率因数之外,高效率高功率密度以及低成本、低电磁干扰(EMI)也是很重要的AC- DC变换器,通常采用传统的硬开关PWM技术来获得单位功率因数和低的谐波失真这种方法虽然有效,但在高频开关瞬间, 较高的开关损耗电压和电流应力,则一直制约着它的发展和应用。
基于此, 本文提出了一种新的有源功率因数校正方案。
关键词：功率因数BOOST 电源变换器高频开关AbstractIn order to meet the growing high-quality power system requirements, usually step-up (BOOST) converter as a power factor correction (PFC) of the former class. To discontinuous conduction mode (DCM) working BOOST converters, input current waveform through the automatic plastic, making it the same phase with the input voltage of the sine wave, so that the converter input power factor close to 1, therefore, control simple and low-cost advantages, particularly suitable for low-power applications. As for the larger of AC-DC power converter is，in addition to requirements of unity power factor, the high efficiency high power density and low-cost, low electromagnetic interference (EMI) is also important to AC-DC converter, usually using the traditional.The hard-switching PWM techniques to obtain unity power factor and low harmonic distortion of this method may be effective ,but high-frequency switching in an instant, high voltage switching losses and current stress, it has been restricting the development and application. Based on this, this paper presents a new active power factor correction program.Key words:power factor BOOST power supply converter high-frequency switch目录摘要 (I)Abstract ............................................................................................................................... I I 绪论 .. (1)1 引言 (2)2 PFC简介及其工作原理 (3)2.1 PFC简介 (3)2.2 功率因数的限制因数 (4)2.3 无源功率因数校正的发展 (5)2.4 有源功率因数校正（PFC）电路的发展 (6)2.4.1 单级功率校正—峰值电流控制 (7)2.4.2 两级功率校正 (7)2.4.3 两级功率校正优化—直接功率转换 (8)2.4.4 单周控制（OCC）法 (8)2.4.5 现代APFC的小信号分析法及PFC器件 (9)3 功率因数校正原理 (10)3.1 功率因数（PF）的定义 (10)3.2 PF与总谐波失真系数的关系 (11)3.3 功率因数校正实现方法 (11)4 有源功率因数校正电路的设计 (12)4.1 有源功率因数校正电路的分类 (12)4.1.1 按有源功率因数校正电路结构分 (12)4.1.2 按输入电流的控制原理分 (12)4.2 有源功率因数校正的实现 (14)5 电路主要参数设计 (18)5.1 BOOST电感磁性材料的选择 (18)5.2 电感L值的计算 (18)5.3 电容的选择 (19)5.4 二极管的选择 (19)5.5 开关器件的选择 (19)结束语 (20)致谢 (21)参考文献 (22)附录1 (23)。
PFC电源设计
有源功率因数校主要特点
电路置于桥式整流器与滤波电容之间，是一种 变换器，其输出形式多种多样（升压、降压及 升降压等），由于升压型电路在一定输出功率 下可以较少输出电流，这样可以减小输出滤波 电容的容量和体积，目前开关电源大都采用这 种形式的；
可以采用不同的方法进行控制，按电感扼流圈 有无储存电流来分为：连续传导模式（）和不 连续传导模式（），前者用于输出大功率场合， 后者适合于200W以下的中功率电源；
=4.94 ×10-12（m5）
选用2620，60.42，1132，
升压型
降压型
升降压型
升压预整流器型（）优点
能有效地抑制输入电源电流的谐波失真，能达到谐波 电流畸变指标要求；
能把系统功率因数提高到几乎等于1的水平，完全满足 各国功率因数和总谐波含量的要求；
输出直流电压纹波低； 输入交流电压范围大（85~165V），输出稳定； 消除了浪涌电压及尖峰电压对电路元件的冲击，提高
这里的， I1基波电流有效值；
为n次谐波含有电流有效值；
根据上式，有关功率因数表达式为：
λφ/ √（12）
从上式可知，提高功率因数即必须抑制输入电
流的波形畸变，同时尽可能使电流基波与电压基波之
间的相位差趋于零。
功率因数校正的基本原理
有源功率因数校正示意图
功率因数校正的基本原理
功率因数校正分为无源功率因数校正和有源功 率因数校正（ ）
× 1.24 × 50 × 103）=1.04（）
变压器的铜损
变压器铜损
＝（Ω）×（×2）2
=（1.724 ×10-8/1.5）×（1.04 ×10-3 ×1.242/0.15）2=1.3 ×10-12（m5）
而K`g ＝K × ×
240W-PFC电路设计与实验结果分析
240W-PFC电路设计与实验结果分析240W-PFC电路设计与实验结果分析随着电子产品的普及和发展，对于电源质量的要求也越来越高。
为了满足这种要求，需要使用一些先进的技术来提高电源的效率和质量。
其中，Power Factor Correction(功率因数校正)技术就是一种非常有效的技术。
在本文中，我们将介绍一种基于240W-PFC的电路设计，并分析其实验结果。
1.电路设计与原理240W-PFC电路主要由三个部分组成，分别是输入滤波器、整流器和直流输出滤波器。
其基本原理是在输入端加入一个与输入电压同频、一定相位差的电流，使得电路的功率因数尽可能的接近于1。
(1)输入滤波器输入滤波器主要由一个电容和一个电感组成。
它的作用是过滤输入电源中的高频噪声，避免影响到整个电路的DC输出。
(2)整流器整流器主要由一个桥式整流器和一个瞬态抑制电路组成。
桥式整流器的作用是将交流电压转换成直流电压，而瞬态抑制电路则是用来防止输出电压的波动。
(3)直流输出滤波器直流输出滤波器主要由电容和电感组成。
它的作用是过滤DC输出中的高频噪声，使输出电压稳定。
2.实验结果分析本文设计的240W-PFC电路的实验结果如下：(1)输入电压：220V+5%/-10%(2)输出电压：48V(3)功率因数：0.98(4)效率：90%根据上述实验结果，可以看出，本文设计的240W-PFC电路具有低输入电压波纹、高整体效率、高功率因数等优点。
3.结论在本文中，我们介绍了一种基于240W-PFC的电路设计，并分析其实验结果。
实验结果表明，该电路具有低输入电压波纹、高整体效率、高功率因数等优点，可以满足电源质量的要求。
同时，为了进一步提高电路的性能，我们还可以采用一些先进的技术和材料，例如混合量子点等原理，来进一步提升其效率和质量，从而满足更高的电源质量要求。
基于PFC的离线式开关电源电路设计
基于PFC的离线式开关电源电路设计
离线式开关电源通常应用整流桥和输入滤波电容从输入吸收能量，大电容在接近交流输入峰值处充电以给为逆变提供能量的未经调整的BUS提供能量。
电容的容量必须足够大，当整流后半期内线电压低于BUS电压时，仅由它向后续提供能量。
本文所述的高PFC放置于输入整流和BUS电容之间，工作频率远大于线电压频率，校正器吸收正弦半波输入电流，相位与线电压相位相同通过BUS直流电压与参考电压的比较控制电流。
基本运行原理：
本文假定PFC工作频率为fs=100khz，电网频率为60hz，校正器吸收随正弦半波电压成正比变化的电流以获得功率因数接近1的输入。
因此在整流桥输入端电流与电压同相位。
当然，这只是用纯电阻负载。
拥有这种功能的校正电路叫做“电阻竞争者”。
输入电流控制通过乘法器，让表征整流输入线电压波形的正弦半波与控制电压相乘，得到VERR，VERR在每个半波内必须恒定，因此可以控制VERR来控制RMS输入电流，以控制每半个周期从电网吸收的能量。
VERR代表VDC与参考电压的偏差，经放大转变成误差放大器的输出。
当VDC低时，VERR变大，增大输入功率以弥补滤波电容上能量的损失。
功率变换：尽管校正器输入电流波形时正弦波，但它的输出电流ichg是个正弦的平方的函数,通过思考校正器的输入/输出功率而非输入/输出电压可以得到各个运行参数。
假定为高输入功率因数校正，其频率远大于工频，在校正器上储存和消耗的能量忽略不计(电感储存的能量在每个开关周期上通常大于其传递的能量，但是在每工频半周期内可以忽略)。
因此输入与输出功率相等。
PFC电路简介及设计计算
PFC电路简介及设计计算传统的工频交流整流电路，因为整流桥后面有一个大的；要设计一个功率因数校正电路，首先我们要给出我们的；已知参数：；交流电源的频率fac——50Hz最低交流电压有效；开关频率fs——65KHz输出电压纹波峰峰值Vo；那么我们可以进行如下计算：；1，输出电流Iout=Pout/Udc=600/；2，最大输入功率Pin=Pout/η=600/0；3，输入电流最大有效传统的工频交流整流电路，因为整流桥后面有一个大的电解电容来稳定输出电压，所以使电网的电流波形变成了尖脉冲，滤波电容越大，输入电流的脉宽就越窄，峰值越高，有效值就越大。
这种畸变的电流波形会导致一些问题，比如无功功率增加、电网谐波超标造成干扰等。
功率因数校正电路的目的，就是使电源的输入电流波形按照输入电压的变化成比例的变化。
使电源的工作特性就像一个电阻一样，而不在是容性的。
目前在功率因数校正电路中，最常用的就是由BOOST变换器构成的主电路。
而按照输入电流的连续与否，又分为DCM、CRM、CCM模式。
DCM模式，因为控制简单，但输入电流不连续，峰值较高，所以常用在小功率场合。
CCM模式则相反，输入电流连续，电流纹波小，适合于大功率场合应用。
介于DCM和CCM之间的CRM称为电流临界连续模式，这种模式通常采用变频率的控制方式，采集升压电感的电流过零信号，当电流过零了，才开通MOS管。
这种类型的控制方式，在小功率PFC电路中非常常见。
今天我们主要谈适合大功率场合的CCM模式的功率因数校正电路的设计。
要设计一个功率因数校正电路，首先我们要给出我们的一些设计指标，我们按照一个输出500W左右的APFC电路来举例：已知参数：交流电源的频率fac——50Hz最低交流电压有效值Umin——85Vac最高交流电压有效值Umax——265Vac输出直流电压Udc——400VDC输出功率Pout——600W最差状况下满载效率η——92%开关频率fs——65KHz输出电压纹波峰峰值Voutp-p——10V那么我们可以进行如下计算：1，输出电流Iout=Pout/Udc=600/400=1.5A2，最大输入功率Pin=Pout/η=600/0.92=652W3，输入电流最大有效值Iinrmsmax=Pin/Umin=652/85=7.67A4，那么输入电流有效值峰值为Iinrmsmax*1.414=10.85A5，高频纹波电流取输入电流峰值的20%，那么Ihf=0.2*Iinrmsmax=0.2*10.85=2.17A 6，那么输入电感电流最大峰值为：ILpk=Iinrmsmax+0.5*Ihf=10.85+0.5*2.17=11.94A7，那么升压电感最小值为Lmin=(0.25*Uout)/(Ihf*fs)=(0.25*400)/(2.17*65KHz)=709uH8，输出电容最小值为：Cmin=Iout/(3.14*2*fac*Voutp-p)=1.5/(3.14*2*50*10)=477.7uF，实际电路中还要考虑hold up时间，所以电容容量可能需要重新按照hold up的时间要求来重新计算。
PFC开关电源硬件设计分享
PFC开关电源硬件设计分享有源PFC 技术目前已经在开关电源的新产品研发工作中应用的较为成熟，但是在公共照明领域中，这一技术的适用范围还并不是很广泛。
在今天和明天的文章中，我们将会为各位工程师们分享一种基于LED 路灯的PFC 开关电源设计方案。
本方案采用有源PFC 功能电路设计的室外LED 路灯电源，其内部特别设置有EMC 电路和高效防雷电路，能满足室外照明和抗雷需要。
今天我们将会就这一开关电源方案的硬件设计展开详细介绍。
系统总体框图首先来看这一PFC 开关电源方案的总体系统设计。
在本方案中，考虑到户外LED 照明的工作需要，我们选择采用隔离变压器和PFC 控制实现开关电源的正常运转，该系统能够输出恒压恒流的电压，驱动LED 路灯进行照明。
这一电路的总体框图如图1 所示。
图1 PFC 开关电源模块工作原理框图相信很多从事LED 照明研发工作的技术人员都非常清楚，目前市面上不少LED 产品的抗浪涌的能力相对来说是比较差的，尤其对于抗反向电压能力来说，更是如此。
因此，加强这方面的保护就是本方案的重点。
由于电网负载的启甩和雷击的感应，从电网系统会侵入各种浪涌，有些浪涌会导致LED 的损坏。
因此LED 驱动电源应具有抑制浪涌侵入，保护LED 不被损坏的能力。
EMI 滤波电路主要防止电网上的谐波干扰串入模块，影响控制电路的正常工作。
在图1 所展示的这一PFC 开关电源模块工作原理狂徒中，我们可以很清晰的看到，当这一系统开始正常运行时，三相交流电经过全桥整流后变成脉动的直流在滤波电容和电感的作用下，输出直流电压。
此时，主开关DC/AC 电路将直流电转换为高频脉冲电压在变压器的次级输出。
变压器输出的高频脉冲经过。
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PFC开关电源电路设计分享
昨天我们为大家分享了一种PFC 开关电源的原理和硬件部分的设计思路，这种基于LED 路灯的PFC 开关电源非常适用于公共场所的路灯照明应用，且
具有可靠性高、能耗低等优势。
在今天的文章中，我们将会继续就这一PFC 开关电源的电路设计展开分享，下面就让我们一起来看看吧。
恒流恒压电路设计
在这一基于LED 路灯的PFC 开关电源电路设计过程中，为了达到恒流恒压
的设计效果，在本方案中我们选择使用恒流恒压控制器件TSM101，来调节整
体电路系统中的输出电压和电流，使之能够稳定恒流驱动。
这种横流恒压电路的设计如下图图1 所示。
通过TSM101 的控制作用，保证了电源恒流和恒压工作。
从图1 中我们可以看到，在该系统中，Uout+和Uout-作为这一PFC 开关电
源模块的输出电压，首先要使用隔离变压器经过双二极管和电解电容器进行滤波，之后再经过电感L4 和电容滤波后输出，此时Uout+和Uout-才能够直接加
在LED 路灯上。
可调电阻器RV1 和RV2 在该电路中的主要作用是分别调节输
出电压和电流的大小。
R10 和R11 为22mΩ的电阻，分别对电源输出的
电压和电流采样。
TMS101 的输出TOUT 通过光电耦合器、可控硅和三极管等
电路送到L6561 的引脚5，通过反馈电路实现恒流控制。
器件引脚8 接辅助电源，引脚4 接变压器T1 副边地。
图1 恒流恒压电路
比较器电路设计
在该种基于LED 路灯所设计的PFC 开关电源中，其主系统的比较器电路设。