内容发布更新时间 : 2024/5/2 21:58:52星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
灯管和双灯官电子镇流器采用了由分立元件组成的APFC电路，使得PF得到了0.96以上。但是其电路的结构过于复杂，因产品的成本体积问题而使其应用受到了限制。
APFC的发展与电力电子器件的发展紧密相关,依托于微电子技术的飞速发展，基于控制IC的APFC技术应运而生。该技术相比之前的方法，成本、体积、校正效果等各方面都有了很大的进步。
1.3功率因数校正的实现方法分类
1.3.1按PFC电路使用的元器件分类
按使用的变换器是否含有源器件，PFC可分为有源功率因数校正（APFC）和无源功率因数校正（PPFC）。PPFC一般是指整流桥后直接加LC滤波电路来增大导通角，进而降低输入电流失真度来提高PF。但是该种电路结构简单，且PF较低，只适用于小容量电子设备。APFC则是通过专门的控制IC对输入电流进行控制，使其跟随输入电压正弦脉动，它的功率因数可以达到0.99以上，但是结构相较PPFC复杂很多。 1.3.2 按供电方式分类
按照供电方式不同，PFC可分为单相与三相功率因数校正电路。单相适用于小功率工作场合，三相则适合中大功率的工作场合。 1.3.3 按PFC电路的级联方式分类
按照级联方式不同，可分为单级PFC和两级PFC。单级PFC电路结构相对简单，其特点是PFC变换器与斩波变换器是一个整体电路且共用一个功率管，这使得电路成本较低，但是它所能达到的PF没有两级来得高。两级PFC电路一般是前级为升压变换器，后级为斩波器，它俩都由各自电路控制且有自己的功率管，一般适用于大功率场合。 1.3.4 按PFC电路的电路拓扑结构分类
PFC电路大致有四种基本类型拓扑结构，分别为降压(Buck)型、升压（Boost）型、降压升压（Buck-Boost）型、Cuck型。在第二章中，会为各个拓扑结构进一步做介绍。
1.4 本文所做的主要工作
本文第一章为绪论，介绍了功率因数这个话题的背景意义及发展历程，并对其根据不同的方式分了类；第二章为对有源功率因数的较为详细的介绍，主要分析了APFC电路的基本原理、拓扑结构种类、工作模式及其电流控制方式的特点，使读者对APFC电路有
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个大致的认知。第三章涉及到了本次电路的主电路参数设计工作，先是分析了所采用的拓扑结构的原理，再有依据地对每个元器件的参数进行选取。第四章是本次电路所采取的芯片介绍和其外围电路参数的选取，另外附上了Saber仿真过程中相关电路图与波形图的展示，为本次设计提供了直观生动的校正结果。
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2 功率因数校正原理
2.1 功率因数
2.1.1 功率因数的定义
功率因数用来表示电路交流（AC）电源的利用率，其定义为有功功率（P）与视在功率（S）的比值，即
PF=F=
式中：V 表示输入电压有效值； I1 表示输入电流的基波有效值； I 表示输入电流有效值（含谐波）
Φ 表示输入电压与同相位基波之间的相位角 γ=I1 表示输入电流的失真系数
2.1.2 功率因数与总谐波失真系数（THD）的关系
输入电流的方均根值(即有效值)的计算公式为
222 I=√I1+I2+?+In
I
P
VI1COSφ
VI
=
I1I
×cosφ=γ?cosφ
(2.1)
(2.2)
注：In为n次谐波的有效值
总谐波失真率THD为
THD=(2.3)
有I12√∑∞n=1In
2√∑∞n=2In
I1
=√11+THD2 即 PF=√(2.4)
2.1.3功率因数校正的任务
11+THD2?cosφ
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由公式（2.1）可得，提高功率因数需要完成两个指标： （1）使输入电流与输入电压保持同相位，即cosφ=1。 （2）消除谐波，使输入电流逼近正弦波，即γ≈1。 此时，PF将大大提高，近似为1，从而实现功率因数校正。 2.1.4电源电流波形失真原因简析
如图为采用桥式整流和大容量电容滤波电路的开关型电源。由于整流二极管的单向导通性，只有当桥后输入电压瞬时值高于滤波电容的两端电压时，整流元件才有电流流过，当其瞬时值小于电容两端电压时，整流元件因反向偏置而截至。因此，桥后全波整流电压的每个周期内，只有在其峰值附近，整流二极管才能导通，从而使输入电流形成尖峰脉冲。这种尖脉冲电流里含有大量的谐波成分，直接导致了线路功率因数的严重下降。
图2-1 没有采用PFC技术的电路与仿真结果
2.2 有源功率因数校正的基本原理
有源功率因数校正是当下解决谐波污染问题、提高功率因数最行之有效的方法。其
原理框图如2-2所示。APFC的基本思想为：电网端输入电压通过全桥整流后得到全波整流电压，经过变换器进行DC-DC变换，之后通过对MOS管的导通频率进行控制使输入
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电流的平均值自动追踪全波整流电压的相位变化，且波形逼近正弦波。一般来说，APFC电路具有电流环和电压环两个反馈控制环。其中，电流环为内环，其作用是使输入电流与输入电压保持同相位且波形逼近正弦波；电压环为外环，其作用是使输出电压为稳定的直流电压。
图2-2 有源功率因数校正原理图
2.3 有源功率因数校正的拓扑结构
常见的PFC斩波变换器主要有降压(Buck)型、升压（Boost）型、降压升压（Buck-Boost）型、Cuck型四种基本类型。图2-3给出了这四种类型的拓扑结构电路图。
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