有源功率因数校正电路(APFC)分析

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）
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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）：
I 2 2 I 2 3 I 2 4 .... I 2 n THD 100% I1
由此可见，大量应
用整流电路，要求电网 供给严重畸变的非正弦 电流，造成严重的后果， 谐波电流对电网有危害 作用，并且输入端功率 因数下降。
有源功率因数校正电路（APFC）
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谐波电流对电网的危害 脉冲状的输入电流，含 有大量谐波。右图给出了输 入电流波形及电流谐波频谱 分析，其中电流的三次谐波 分量达77.5%，五次谐波分 量达50.3%，……总的谐波 分量（或称总谐波失真Total Harmonic Distortion，用 THD表示）为95.6%，输入 端功率因数仅有0.683，非常 的低。
输入电流波形及其谐波分量频谱分析
有源功率因数校正电路（APFC）
I 2 2 I 2 3 I 2 4 .... I 2 n THD 100% I1
对AC-DC电路输入端谐波电流的限制 为了减小AC-DC交流电路输入端谐波电流造成的噪 声和对电网产生的谐波“污染”，以保证电网供电质量， 提高电网的可靠性；同时也为了提高输入端功率因数， 已达到节能的效果；必须限制AC-DC电路的输入端谐 波电流分量。
有源功率因数校正电路（APFC）
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1. 平均电流模式 2. 峰值电流模式
"CCM" type
IL IAC
"TM" type
IL IAC
ON OFF
ON
MOSFET
OSFET
OFF
固定的频率，占空比调节， 连续的电流模式，也是平均 电流模式控制，适用于大功 率输出的场合 >200W
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。
APFC结构框图
有源功率因数校正电路（APFC）
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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
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（三） L6561/6562芯片的应用电路
有源功率因数校正电路（APFC）
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（四） APFC电路的参数计算 1、最低工作频率fSM 效率0.95,VI(MIN)=85V PO=80W,VO=400V， fSM不小于23K
有源功率因数校正电路（APFC）
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1.谐波定义 从220V交流电网经整流供给直流是电力电子及电子 仪器中应用极为广泛的一种基本变流方案。例如离线式 开关电源的输入端，AC电源经全波整流后，一般接一 个大电容，如图所示。
AC/DC整流电路
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整流之后得到波形较为平直的直流电压。波形如下图所 示，输入交流电压Vi是正弦的，但是交流电流ii波形却严重 畸变，呈脉冲状。
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
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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
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3.提高线路功率因数的意义
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离线式高频开关电源
负载（需
输入
整流桥 PFC 隔离降压电路
要供电的
设备）
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APFC电路的工作原理
有源滤波器（APFC）:在 整流器和开关电源功率变 换电路之间接入一个DCDC变换器，应用电流反馈 技术，使输入端电流i波形 跟踪交流输入正弦电压波 形，可以使i接近正弦波。 Multiplier (乘法器） CA： current amplifier 电流误差放大器 VA：voltage amplifier 电压误差放大器
输出电压恒定，使下一级开关电源设计更容易些。
功率因数校正的控制芯片： 1. 连续模式(平均电流模式，适用于大功率输出的场合 >200W ) （CCM---continuous conduction mode)
A TI公司： UC3854、UC3817 B 英飞凌：ICE2PCS01G C 赛意法：LT4981 D 国际整流 ：IR1150 2. 临界模式(峰值电流模式，适用于小和中等功率输出的场合 <200W)（TM—Transition mode or critical conduction mode) A 意法（ST）：L6562/6563 B 仙童 ：FAN7529 C TI公司：UC28050