功率因數(shù)定義為設(shè)備能夠傳輸?shù)捷敵龆说哪芰颗c其從輸入電源處獲取的總能量之比。
對(duì)于一個(gè)整流電路,在輸出端都會(huì)并聯(lián)一個(gè)濾波電容(或者一排電容),以讓輸出的直流能更平滑,然而濾波電容會(huì)造成交流輸入電壓與輸入電流間的相位偏移。我們都知道功率因數(shù)的定義為有效功率與視在功率的比值,如果AC電壓和電流間的相位差為φ,那么功率因數(shù)(PF)=cosφ。如果想要提高電路的效率,那就必須想辦法提高PF。然而,對(duì)于整流電路,只有當(dāng)AC電壓大于濾波電容兩端電壓Vc時(shí),才會(huì)有輸入電流,這種特性就造成了AC電流波形完全從正弦波偏離,會(huì)極大地影響功率因數(shù)。為了盡量使AC電流變回正弦波,我們引入了PFC電路。
功率因數(shù)低主要原因:
位移:當(dāng)電路的電壓和電流波形異相時(shí)會(huì)產(chǎn)生位移,通常是由電感或電容等電抗元件引起的。
失真:波的原始形狀發(fā)生改變,通常是由整流器等非線性電路引起的。這些非線性波包含很多諧波含量,會(huì)使電網(wǎng)中的電壓失真。
功率因數(shù)校正(PFC)是一系列嘗試提高設(shè)備功率因數(shù)的方法。
解決位移問(wèn)題,通常采用外部無(wú)功元件來(lái)補(bǔ)償電路的總無(wú)功功率。
解決失真問(wèn)題有兩種方法:
無(wú)源功率因數(shù)校正(PFC):使用無(wú)源濾波器濾除諧波以提高功率因數(shù)。這種方法適用于低功率應(yīng)用,在高功率應(yīng)用中,其效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。
有源功率因數(shù)校正(PFC):使用開(kāi)關(guān)變換器調(diào)制失真波,以將其整形為正弦波。整形后的信號(hào)中存在的唯一諧波位于開(kāi)關(guān)頻率處,因此很容易濾除。有源功率因數(shù)校正被認(rèn)為是最好的功率因數(shù)校正方法,但會(huì)增加設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。
功率因數(shù)校正電路分享
PFC應(yīng)用電路
MPS提供的MP44010控制器:BCM功率因數(shù)校正器。當(dāng)連接到升壓變換器時(shí),其ZCS引腳檢測(cè)電感何時(shí)放電并激活MOSFET(如圖中的Q1)。該器件還可以比較電流和電壓,調(diào)整電流峰值以跟隨輸入電壓的波形。
MOSFET并聯(lián)型PFC(PFC with parallel MOSFETs)
使用多個(gè)MOSFET并聯(lián)能夠支持大電源輸入,因?yàn)殡娏鲿?huì)被分流,也同時(shí)減小了開(kāi)關(guān)損耗。對(duì)于每個(gè)MOSFET,必須保證它們的電氣特性和驅(qū)動(dòng)條件相同。
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