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开关电源设计中的PFC电路

导读: 被动PFC相对主动PFC,功率因数较低,并且被动PFC只适用于230V高压电网,对于115V低压电网,被动PFC还需要一个倍压器以适应电网规格。不过,被动PFC比主动PFC的效能要高!

  在数年前,许多的电源厂商大多都在电源产品中使用被动PFC模块。而PFC模块则是一个减少谐波电流,并且将非线性负载转换成线性负载的过滤器,电容和电感所产生的功率因数则会向单位值跟近一些。

  因此,接下来要说的,就是主动PFC和被动PFC电路。被动PFC相对主动PFC,功率因数较低,并且被动PFC只适用于230V高压电网,对于115V低压电网,被动PFC还需要一个倍压器以适应电网规格。不过,被动PFC比主动PFC的效能要高!

  对于主动PFC来说,它基本上是一个通过PWM(脉冲宽度调制)控制电流波形的AC/DC整流器。在最开始,AC电压通过整流桥整流。然后PWM触发主动PFC电路中的MOSFET管(通常是两个),分离中间直流电压到恒定脉冲序列。这些脉冲信号通过滤波电容,将相对平顺的电流送到主开关电路。而在此之前,我们还会看到一个大个的电感线圈,而这个大电感可以对突然涌入的电流起到缓冲和梳理的作用,当然磁线圈也是电抗产生的重要元件。此外,在主动PFC电路中我们还会看到一个热敏电阻,同样是用来限制突然涌入的电流,特别是当电源通电以及启动时。

  80Plus要求PFC超过0.9

  主动PFC电路通常也有两种不同的模式,电流断续模式DCM(Discontinuous Conduction Mode)和电流连续模式CCM( Continuous Conduction Mode)。其中DCM是指,当电感电流为零时,PFC的MOSFET管被开启的工作状态;CCM是指,电感电流始终在零以上,PFC的MOSFET管被开启的工作状态,因此在MOSFET管中,所有的反向恢复的能量都会被浪费。

  在电源PFC电路中的第二种模式(CCM)主要被用于超过200W功率输出的电源,因为他能够提供相对较低电流噪声峰值,这意味着高功率电源可以有效抑制电流纹波,输出更为平顺的电流。不过CCM的缺点是耗能较高,并且在升压二极管关闭时,会产生额外EMI,所以我们经常会看到电源整流桥后通常会增加一个X电容。

  因此在目前的电源产品中,都会采用CCM模式的PFC电路,虽然功耗略高,也会产生额外的EMI,但是可以有较高水准的功率因数输出。因此对于高能耗的用电大户来说,高功率因数的电源是非常有必要的,对于国家电网的节能也是十分重要的。

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