功率因素校正电路工作原理

功率因素校正电路工作原理

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。