什么是pfc电路

孤狼

PFC不是一个新概念了，在UPS电源要运用地较多，而PC电源上很少见到PFC电路。PFC在PC电源上的兴起，主要是源于CCC认证,所有需要通过CCC认证的电脑电源，都必须增加PFC电路。
　　PFC就是“功功率因数校正”的意思，主要用来表征电子产品对电能的利用效率。功率因数越高，说明电能的利用效率越高。
　　PC电源采用传统的桥式整流、电容滤波电路会使AC输入电流产生严重的波形畸变，向电网注入大量的高次谐波，因此网侧的功率因数不高，仅有0.6左右，并对电网和其它电气设备造成严重谐波污染与干扰。早在80年代初，人们已对这类装置产生的高次谐波电流所造成的危害引起了关注。1982年，国际电工委员会制订了IEC55－2限制高次谐波的规范（后来的修订规范是IEC1000－3－2），促使众多的电力电子技术工作者开始了对谐波滤波和功率因数校正（PFC）技术的研究。电子电源产品中引入PFC电路，就可以大大提高对电能的利用效率。
　　PFC有两种，一种是无源PFC（也称被动式PFC），一种是有源PFC（也称主动式PFC）。无源PFC一般采用电感补偿方法使交流输入的基波电流与电压之间相位差减小来提高功率因数，但无源PFC的功率因数不是很高，只能达到0.7~0.8；有源PFC由电感电容及电子元器件组成，体积小，可以达到很高的功率因数，但成本要高出无源PFC一些。
　　有源PFC电路中往往采用高集成度的IC，采用有源PFC电路的PC电源，至少具有以下特点：
　　1）输入电压可以从90V到270V；
　　2）高于0.99的线路功率因数，并具有低损耗和高可靠等优点；
　　3） IC的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；
　　4）输出不随输入电压波动变化，因此可获得高度稳定的输出电压；
　　5）有源PFC输出DC电压纹波很小，且呈100Hz/120Hz（工频2倍）的正弦波，因此采用有源PFC的电源不需要采用很大容量的滤波电容。　
　　　
　　现在市面上采用PFC电路的电源不多，而采用有源PFC电路的更少。
PFC是电脑电源中的一个非常重要的参数，全称是电脑功率因素，简称为PFC，等于“视在功率乘以功率因素”，即：功率因素=实际功率/视在功率。
功率因素：功率因数表征着电脑电源输出有功功率的能力。
功率是能量的传输率的度量，在直流电路中它是电压V和电流A和乘积。在交流系统里则要复杂些：即有部分交流电流在负载里循环不传输电能，它称为电抗电流或谐波电流，它使视在功率( 电压Volt乘电流Amps)大于实际功率。视在功率和实际功率的不等引出了功率因素，功率因素等于实际功率与视在功率的比值。
只有电加热器和灯泡等线性负载的功率因素为1，许多设备的实际功率与视在功率的差值很小，可以忽略不计，而像容性设备如电脑的这种差值则很大、很重要。最近美国PC Magazine 杂志的一项研究表明电脑的典型功率因素为0.65，即视在功率(VA)比实际功率(Watts)大50％！
视在功率：即交流电压和交流电流的乘积，用公式表示为：S=UI。
上式中，S是额定输出功率，单位是VA（伏安），U是额定输出电压，单位是V， 如220V、380V等；I是额定输出电流，单位是A。 视在功率包括两部分：有功功率（P）和无功功率（Q），有功功率是指直接做功的部分。比如使灯发亮，使电机转动，使电子电路工作等。因为这个功率做功后都变成了热量，可以直接被人们感觉到，所以有些人就产生一个错觉，即把有功功率当成了视在功率，孰不知有功功率只是视在功率的一部分，用式表示：P=SCOS0θ=UICOSθ ＝UI•F
上式中，P是有功功率，单位是W（瓦），F=COSθ 被称为功率因数，而θ是在非线性负载时电压电流不同相时的相位差。 无功功率是储藏在电路中但不直接做功的那部分功率，用式表示：Q=Ssinθ=UIsinθ。上式中，Q为无功功率，单位是var（乏）。
对于计算机和其它一切靠直流电压工作的电子电路，离开无功功率是根本无法工作的。
一般用户都认为计算机之类的设备只需要有功功率，而不需要无功功率。既然无功功率不做功，要它何用！于是他们当然就认为功率因数为１的电源最好。因为它能给出最大输出功率。然而，实际情况并非如此。
假如有一台计算机，当交流市电输入后进行整流，就得到脉动直流电压，若不将脉动电压进行任何工，就直接提供给计算机电路，毫无疑问，电路根本无法正常工作。虽然这时计算机的功率因数接近于１，可这又有何用呢。为了让计算机电路能正常工作，必须向其提供平滑了的直流电压。这个“平滑”工作必须由接在计算机电源整流器后面的滤波电容器C来完成。这个滤波器就像一个水库，电容器里面必须储存足够数量的电荷，在整流半波之间的空白时，使电路上的工作电压仍不间断，能保持正常电平。换句话说，即使在两个脉动半波之间无输入电能时，UC的电压电平也无显著的变化，这个功能是靠电容器内的储能来实现的，储存在电容器内的这部分能量就是无功功率。所以说，计算机是靠无功功率的支持，才能保证电路正确运用有功功率实现正常运行的。
因此可以说，计算机不但需要有功功率，也需要无功功率，两者缺一不可。
pfc控制电路

PFC电路的电流环路由整流后的输入电压和输出电压的误差信号通过乘法器来控制。通过调节电流控制信号的平均幅度来控制输出电压。通过输入电压的波形来调节输入电流的波形。
在与输入电压信号相乘之前，电压误差信号先除以平均输入电压（前馈电压）的平方。
作用：保证电压环的增益为常数。
注：电压环带宽过宽会使控制电路尽可能的保持输出中压的稳定，而导致谐波失真加重。
由于电压环的增益为常数，电压环的误差信号实际上就控制输出功率。
理由：如Vin 2Vin Ⅰmo=Ve*（ 2Vin ）/ （2Va）2 Ⅰin 1 /2 Ⅰin，则2Vin*1/2Iin=Vin*Iin，功率不变，输出中压误差信号就可以控制了输出功率。
作用：限制输出电压的误差信号就可以限制住PFC的输出功率。
频率设定
频率高：电感体积小，交叉失真小，损耗大，适用于中小功率。
频率低：电感体积大，交叉失真大，损耗小，适用于大功率。
电感设计
a、输入的最大峰值电流在输入电压为低压且为最大值时出现，
Iline（PK）=21/2*P/Vin（min）（ Vin（min）为有效值。）
b、电感纹波电流一般选择为AC线最大峰值电流为20%。
（不一定是最大的高频纹波电流。）
c、占空比D=（V0-Vin）/V0（V0 为输出电压，Vin为峰值输入电压）
L=Vin*D/f* △Ⅰ
△Ⅰ=0.2Ⅰline（PK）=21/2*P/rin（min）×0.2
d、电感的峰值电流为线峰值电流加上高频纹波电流的一半。
Ⅰ（LPK）=Ⅰline（PK）+1/2△Ⅰ
输出电容
a、考虑因素：高频纹波电流、二次谐波纹波电流，输出直流电压、纹波电压、保持时间。
b、承受的纹波电流主要由温升决定，包括高频电流的温升和低频纹波电流的温升。
c、如需保持时间，则C0=2Pont△t/（ V02- V0（min）2）
续流二极管
a、必须能承受电感的最大峰值电流
b、至少能承受输出电压的反压
c、速度尽量快（反向恢复时间尽量短），慢则开关损耗大。

hli3276

PFC的基础知识相信也没有几个深入的去读懂它，谢谢分享！

livenstudy

高深呼，高深哦看看

lomg

非常感谢无私奉献

frined520

进来学习一下

正大家电

功率因数矫正，液晶电视很多啊
！

国平家电

这么复杂，好难董，仔细多看几遍

zhanglu

其实就是提高有功功率

迅捷电脑科技

发帖是一种美德楼主辛苦了

北京韩强

迅捷电脑科技 发表于 2014-12-15 06:32
发帖是一种美德楼主辛苦了

楼主太厉害了，真是行家中的大佬。