功率因素校正(PFC)电路-PFC的工作原理课件.ppt

功率因素校正（PFC）电路,PFC 的工作原理常用的PFC控制方法Boost（升压电路）工作原理Boost CCM的三种工作模式Boost 电感的基本计算步骤设计PFC电感实例,PFC 的工作原理,功率因数校正(Power Factor Correction)即PFC是十几年电源技术进步的最大的领域，它的基本原理是：（1）电源输入电流实现正弦波，减少谐波失真（2）保证电流相位与输入电压相位同相位，PF=1。,PFC 的工作原理,功率因数定义：（1）交流电源输入有功功率与其视在功率之比。电力电子中常用，（2）若交流输入电压为无畸变的正弦波，则只有输入中的基波电流形成有功功率。由于功率传输只在基波频率上发生，开关变换器的输入整流电路中含有大量不能传递功率的高次谐波。在真正意义上，电源输入端存在的是电流的谐波失真，通常可以用近似的功率因数来代替。总谐波失真THD-Total Harmonic Distortion,PFC 的工作原理,在电源中功率因数与失真度的关系问题：为何需要功率因数校正，对电源有何好处？能源之星及各国家、地区准入认证要求，除此之外？谐波的存在会降低供电线路的利用率，这与变换器的效率并非一个概念；例如，一个有效电流为12A的220Vac供电网络，如果开关变换器的PF为0.65，假定变换器的效率为85%，则在12A电流下，最大输出1458W功率。如果功率因数为0.98，效率降低到80%，那么供电网络能提供2069W的输出功率。功率因数的提高可节省发电，传输的功率，与电源效率是两个概念,反而增加电源成本，降低效率,PFC 的工作原理,电压电流波形,增加PFC电路后的波形,没有PFC电路的电流和电压波形,无源PFC,常用PFC电路1）无源PFC在整流桥与电容之间接入一个滤波电感或者在输入端增加LC滤波器,无源PFC,基本原理：采用电感补偿方法使交流输入的基波电流与电压之间减小相位差来提高功率因数，被动式PFC的功率因数不是很高，只能达到0.7-0.8，因此其效率也比较低，发热量也比较大。,无源PFC,无源PFC,被动式PFC 电感,有源PFC,2.2）有源PFC常用BOOST PFC，通常有三种工作模式连续模式（CCM）Continuous Current Mode 典型芯片：UC3854,L4981，ICE3PCS02,ICE2PCS01G,有源PFC,临界模式（CRM,BCM）典型芯片：L6561,UCC28051CRM:Critical Conduction Mode BCM:Boundary Conduction Mode 断续模式（DCM）Discontinuous Current Mode,有源PFC,三种工作模态的比对,有源PFC&CCM控制方式,峰值电流控制,滞环控制方法,平均电流控制,2.1）连续模式 的控制方式（CCM),适用大功率场合，300W以上,有源PFC，BCM,开关频率可变，峰值处最低,EMI 150K 较差，大电容的纹波电流大,CRM 特点,可获得单位功率因数1,适用中小功率场合，200W,导通时间固定,电感电流始终处于CRM模式,2.2）临界模式（BCM),有源PFC，DCM,1、占空比近似不变时电感电流的峰值与输入电压成正比。,2、输入电流波形自然跟随输入电压波形,3、代价：功率管峰值电流大，大电容的纹波电流大,2.3）断续模式（DCM),BOOST电路的工作模式,从CCM到CRM和DCM 的电流变化波形,BOOST电路拓扑,电流连续模式（CCM）,BOOST电路拓扑,BOOST电路拓扑,1）当开关管导通,电源Ui对电感L充电储能,同时电容C对负载R放电，二极管承受反向电压。2）当开关管S关断时,由于电感L中的电流不能突变,将继续有电流流过,电感L上的感应电势UL与输入电压Ui 串联通过二极管D对输出电容C充电.,BOOST电感的设计步骤,1）基于已知参数先求出周期：2）最大的占空比的计算：3）设定初始的纹波电流：4）确定电感量：,BOOST电感的设计步骤,5）选定磁芯尺寸基于AP法则：6）根据已知的电感量求出绕组匝数：7）计算交流磁通密度：8）计算磁场强度：9）根据磁场强度查找BH曲线对应的直流磁通密度（Bdc）,BOOST电感的设计步骤,10）计算最大的磁通密度，Bmax应设计在70%以下为安全工作区：Bmax=Bdc+Bac11）基于Bac计算功率损耗,