有源功率因数校正电路APFCppt课件

1、有源功率因数校正电路（APFC） 1.谐波定义谐波定义 从从220V交流电网经整流供应直流是电力电子及电子交流电网经整流供应直流是电力电子及电子仪器中运用极为广泛的一种根本变流方案。例如离线式仪器中运用极为广泛的一种根本变流方案。例如离线式开关电源的输入端，开关电源的输入端，AC电源经全波整流后，普通接一个电源经全波整流后，普通接一个大电容，如下图。大电容，如下图。AC/DC整流电路整流电路有源功率因数校正电路（APFC） 整流之后得到波形较为平直的直流电压。波形如以下图所示，输入交流电压Vi是正弦的，但是交流电流ii波形却严重畸变，呈脉冲状。 由此可见，大量运用整流电路，要求电网供应严重畸变

2、的非正弦电流，呵斥严重的后果，谐波电流对电网有危害作用，并且输入端功率因数下降。有源功率因数校正电路（APFC）有源功率因数校正电路（APFC）谐波电流对电网的危害谐波电流对电网的危害 脉冲状的输入电流，脉冲状的输入电流，含有大量谐波。右图给含有大量谐波。右图给出了输入电流波形及电出了输入电流波形及电流谐波频谱分析，其中流谐波频谱分析，其中电流的三次谐波分量达电流的三次谐波分量达77.5%，五次谐波分量达，五次谐波分量达50.3%，总的谐波分总的谐波分量或称总谐波失真量或称总谐波失真Total Harmonic Distortion，用，用THD表示表示为为95.6%，输入端功率因，输入端功率

3、因数仅有数仅有0.683，非常的低。，非常的低。输入电流波形及其谐波分量频谱分析输入电流波形及其谐波分量频谱分析有源功率因数校正电路（APFC）对对AC-DCAC-DC电路输入端谐波电流的限制电路输入端谐波电流的限制 为了减小为了减小AC-DC交流电路输入端谐波电流交流电路输入端谐波电流呵斥的噪声和对电网产生的谐波呵斥的噪声和对电网产生的谐波“污染，以污染，以保证电网供电质量，提高电网的可靠性；同时保证电网供电质量，提高电网的可靠性；同时也为了提高输入端功率因数，已到达节能的效也为了提高输入端功率因数，已到达节能的效果；必需限制果；必需限制AC-DC电路的输入端谐波电流分电路的输入端谐波电流分

4、量。量。%100.12423222IIIIITHDn有源功率因数校正电路（APFC）2. 2. 功率因数功率因数有源功率因数校正电路（APFC）有源功率因数校正电路（APFC） 设基波电流设基波电流i1落后落后Vi，相位差为，相位差为，如以下图所示。，如以下图所示。Vi 、Ii 波形波形 有源功率因数校正电路（APFC）定义总谐波畸变THD：AC-DC电路输入功率因数与谐波的关系：%100.12423222IIIIITHDn有源功率因数校正电路（APFC） 从上式可以看出，欲提高线路功率因数就必需最大限制地抑制输入电流的波形畸变，同时还必需尽能够地使电流基波与电压基波之间的相位差趋于零。对于未

5、采取功率因数校正措施酌电子镇流器，由于THD普通不低于110, 不超越0.65。 4. 提高AC-DC电路输入端功率因数和减小输入电流谐波的主要方法：使输入电流与输入电压同相位，减小两者的相位差，采用APFC功率因数校正电路。有源功率因数校正电路（APFC）3.提高线路功率因数的意义有源功率因数校正电路（APFC）隔离降压电路隔离降压电路输入输入整流桥整流桥PFCPFC负载需负载需要供电的要供电的设备设备 离线式高频开关电源离线式高频开关电源 有源功率因数校正电路（APFC） APFC构造框图构造框图 Multiplier (乘法乘法器器 CA： current amplifier 电流误差电

6、流误差放大器放大器 VA：voltage amplifier 电压误差电压误差放大器放大器APFC电路的任务原理电路的任务原理有源滤波器有源滤波器APFC:在在整流器和开关电源功率变整流器和开关电源功率变换电路之间接入一个换电路之间接入一个DC-DC变换器，运用电流反响变换器，运用电流反响技术，使输入端电流技术，使输入端电流i波形波形跟踪交流输入正弦电压波跟踪交流输入正弦电压波形，可以使形，可以使i接近正弦波。接近正弦波。有源功率因数校正电路（APFC）有源功率因数校正电路（APFC） 主电路的输出电压主电路的输出电压Vo和基准电压和基准电压Vr比较后，输入给比较后，输入给电压误差放大器电压误

7、差放大器VA，整流电压，整流电压Vdc检测值和检测值和VA的输的输出电压信号共同加到乘法器出电压信号共同加到乘法器M的输入端，乘法器的输入端，乘法器M的的输出那么作为电流反响控制的基准信号，与开关电流输出那么作为电流反响控制的基准信号，与开关电流is检测值比较后，经过电流误差放大器检测值比较后，经过电流误差放大器CA加到加到PWM及驱动器，以控制及驱动器，以控制MOS管的导通与关断；管的导通与关断； 使输入电流即电感电流使输入电流即电感电流il的波形与整流电压的波形与整流电压Vdc的波形根本一致，使电流谐波大为减小，提高了输入的波形根本一致，使电流谐波大为减小，提高了输入端功率因数，可到达端功

8、率因数，可到达0.99以上以上,谐波失真谐波失真THD=3%-5%,由于功率因数校正器同时坚持输出电压恒定，使下一由于功率因数校正器同时坚持输出电压恒定，使下一级开关电源设计更容易些。级开关电源设计更容易些。APFC的任务原理的任务原理:有源功率因数校正电路（APFC）功率因数校正的控制芯片：功率因数校正的控制芯片：延续方式延续方式(平均电流方式，适用于大功率输出的场所平均电流方式，适用于大功率输出的场所 200W )CCM-continuous conduction mode) A TI公司：公司： UC3854、UC3817 ti B 英飞凌：英飞凌：ICE2PCS01G infineon

9、 C 赛意法：赛意法：LT4981 ST D 国际整流国际整流 ：IR1150 irf临界方式临界方式(峰值电流方式，适用于小和中等功率输出的场峰值电流方式，适用于小和中等功率输出的场所所 200W 固定的导通时间，可固定的导通时间，可变的开关频率。峰值电变的开关频率。峰值电流方式控制，适用于小流方式控制，适用于小和中等功率输出的场所和中等功率输出的场所 200W，任务在临界方，任务在临界方式式1. 平均电流方式平均电流方式 2. 峰值电流方式峰值电流方式有源功率因数校正电路（APFC）二、峰值电流控制二、峰值电流控制APFC控制器控制器L6561/6562一一 L6561/6562芯片的特点芯片的特点有源功率因数校正电路（APFC）二二 L6561/6562芯片的构造框图及引脚功能芯片的构造框图及引脚功能有源功率因数校正电路（APFC）三三 L6561/6562芯片的运用电路芯片的运用电路有源功率因数校正电路（APFC）有源功率因数校正电路（APFC）四四 APFC电路的参数计算电路的参数计算1、最低任务频率、最低任务频率fSM 效率效率0.95,VI(MIN)=85VPO=80W,VO=400V， fSM不小于不小于23K有源功率因数校正电路（APFC）有源功率因数校正电路（APFC）3、开关管的选用及导通损耗、开关管的选用及导通损耗VO=400V有源功率因数校