《通信信号电源设备维护（含图册）（第2版）》 课件 2.4-08-开关电源-功率因数校正2-APFC原理

《通信信号电源设备维护》项目二：电源屏基础器件认知任务4：开关电源认知（7）

——功率因数校正电路

②

有源功率因数校正（APFC）(ActivePowerFactor

Correction）2.4功率因数校正②-1什么是有源功率因数校正1、什么是“有源功率因数校正（APFC）”：

有源功率因数校正：是指采用“有电源的功率因数校正控制电路”对开关电源的输入进行的功率因数校正。它又可分为：

（1）非连续电流式控制型

该类型又可分为：

①正激型（Forward）②反激型（Flyback）

（2）连续电流式控制型

该类型又可主要分为：①升压型（Boost）

②降压型（Buck）

③升降压型（Buck-Boost）

其中，“升压型-连续电流式有源功率因数校正”（BoostAPFC）最为常用,一般简称为：升压型PFC,或

BoostPFC。2.4功率因数校正②-1什么是有源功率因数校正有源功率因数校正（APFC）1.非连续电流控制方式*2.连续电流控制方式有源功率因数校正（APFC）的分类①正激型（Forward）②反激型（Flyback）①升压型（Boost）②降压型（Buck）②反激型（Buck-Boost）2.4功率因数校正②-2APFC主要特点2、升压型PFC主要特点：（1）输入电流完全连续，输入电流在整个的正弦周期内都可以调制，因此可获得很高的功率因数，功率因数可达0.99以上（2）电感电流即为输入电流，容易调节（3）开关管栅极驱动信号与输出共地，驱动简单（4）输入电流连续，开关管电流峰值较小；对输入电压变化适应性强，适用于电网电压变化特别大的场合。（5）输入电流波形失真度小：小于5%主要缺点是输出电压比较高，一般需要采用高频隔离变压器实现输出短路保护。2.4功率因数校正②-3APFC主电路结构3-1、有源升压型PFC主电路结构组成：①

整流桥：AC→DC②

高频电感L：效率高、反应快、电压一般>300V③

功率开关管VT：也叫“斩波管”，经常选用相应的MOSFET④

二极管VD：整流、隔离电容C放电干扰⑤

电容C：滤波⑥

控制电路（包含取样电阻RS）2.4功率因数校正②-2APFC控制电路结构3-2、APFC控制电路结构组成：①

直流基准电压②

误差放大器+低通滤波器③

乘法器④

电流检测与变换电路⑤

电流放大器⑥

锯齿波发生器⑦

比较器⑧“功率开关晶体管VT”驱动电路

注：开关的通与断对信号波形有“斩波”的作用。故，相应的电路也可叫“斩波电路/斩波器”控制电路输入：输出电压反馈采样点控制电路输入：输入电压采样点控制电路输出：PWM波控制点2.4功率因数校正②-4APFC的PWM波产生过程①4、APFC的控制信号（PWM波）产生的主要流程：（1）APFC控制电路：“基准电流信号”

产生流程：功率因数校正电路PFC控制电路部分（局部）①②③③“基准电流信号”2.4功率因数校正②-4APFC的PWM波产生过程②4、APFC的控制信号（PWM波）产生的主要流程：（2）APFC控制电路：“输入电流与输入电压的相位差（输入电流相位误差信号）”产生流程：功率因数校正电路①控制电路输入输入电流采样点②PFC控制电路部分（局部）输入电流误差信号2.4功率因数校正②-4APFC的PWM波产生过程③4、APFC的控制信号（PWM波）产生的主要流程：（3）APFC控制电路：“脉宽调制信号（PWM波）”产生流程：功率因数校正电路①②PFC控制信号PWM波2.4功率因数校正②-4APFC的PWM波产生过程③4、APFC的控制信号（PWM波）产生的主要流程：

锯齿波（SawtoothWave）是常见的波形之一。

标准锯齿波的波形先呈直线上升，随后陡落；再上升，再陡落，如此反复。

锯齿波是一种非正弦波，由于它具有类似锯子一样的波形，即具有一条直的斜线和一条垂直于横轴的直线的重复结构，它被命名为锯齿波2.4功率因数校正②-5有源功率因数校正-工作原理5、APFC的工作原理：“脉宽调制信号（PWM波）”通过驱动电路后，在功率开关管VT（MOSFET）的栅极，控制其导通或关断，使输入电流跟踪基准电流变化。功率因数校正电路①②PWM波MOSFET2.4功率因数校正②-5工作原理-功能目标5、APFC的工作原理：（1）PWM波控制的波形和目标①

uin：

输入电压实际波形②

iL：

电感L实际波形，即：输入电流实际波形③

iave：输入电流校正后实际有效（平均）波形最终目标：PF=（

uin*iave/U*I）接近1

即：功率因数接近1

（1）U：开关电源输入电压有效值

（2）I:开关电源输入电流有效值功率因数校正电路的输入电压和电流波形①②③④PWM波每周期内的开启时间2.4功率因数校正②-5工作原理-控制流程5、APFC的工作原理：（2）PWM波的控制流程①①

电感L储能过程：PWM波控制功率开关管VT导通，高频电感L中的电流iL（即：电源实际输入电流）线性（直线连续）上升，电感储能。功率因数校正电路的输入电压和电流波形iLVT导通开始点，iL等于0平均电流/电流有效值2.4功率因数校正②-5工作原理-控制流程5、APFC的工作原理：（2）PWM波的控制流程②②

电感L放电过程：PWM波控制功率开关管VT截止，高频电感L中的电流iL（即：电源实际输入电流）线性（直线连续）下降，电感释放能量。功率因数校正电路的输入电压和电流波形iL放电电流VT截止开始点平均电流/电流有效值2.4功率因数校正②-5工作原理-控制流程5、APFC的工作原理：（2）PWM波的控制流程③

③

PWM波可以按某一频率，循环往复控制VT导通-截止的占空比，实现输入电流与输入电压相位同步，从而校正了开关电源的输入功率因数。功率因数校正电路的输入电压和电流波形2.4功率因数校正②-6电路特点6、有源功率因数校正电路特点：

①APFC的关键是：输入电流的检测与控制。