【導讀】功率因數校正 (PFC) 是客戶(hù)在選擇電源時(shí)尋求的功能之一，因為它對設備的整體效率起著(zhù)巨大的作用。本文檔介紹了功率因數校正 (PFC) 的基本事實(shí)和原理以及管理該功能的法規。它還討論了常見(jiàn)的原因以及為了獲得 PFC 應避免的事情。
簡(jiǎn)介
功率因數校正 (PFC) 是客戶(hù)在選擇電源時(shí)尋求的功能之一，因為它對設備的整體效率起著(zhù)巨大的作用。本文檔介紹了功率因數校正 (PFC) 的基本事實(shí)和原理以及管理該功能的法規。它還討論了常見(jiàn)的原因以及為了獲得 PFC 應避免的事情。
什么是功率因數
功率因數 (pf) 定義為有功功率 (P) 與視在功率 (S) 之比，或表示電流和電壓之間的相位角的余弦（對于電流和電壓的純正弦波）和電壓波形（見(jiàn)圖1）。功率因數可以在 0 到 1 之間變化，并且可以是感性的（滯后，指向上）或容性的（超前，指向下）。為了減少感應滯后，添加電容器直至 pf 等于 1。當電流和電壓波形同相時(shí)，功率因數為 1 (cos (0°) = 1）。使功率因數等于 1 的全部目的是使電路看起來(lái)純電阻（視在功率等于有功功率）。
有功功率（瓦）產(chǎn)生實(shí)際功；這是能量傳輸部分（例如電到電機的轉速）。無(wú)功功率是產(chǎn)生磁場(chǎng)（損耗功率）以完成實(shí)際工作所需的功率，其中視在功率被視為電力公司提供的總功率，如圖 1 所示。該總功率為通過(guò)主電源提供的電力，以產(chǎn)生所需的有功功率。
效率低下的原因
開(kāi)關(guān)模式電源 (SMPS) 的一個(gè)問(wèn)題是它們不使用任何形式的功率因數校正，并且輸入電容器 CIN（如圖 4 所示）僅在 VIN 接近 VPEAK 或 VIN 為大于電容器電壓VCIN。如果 CIN 是使用輸入電壓頻率設計的，則電流看起來(lái)會(huì )更接近輸入波形（取決于負載）；然而，主線(xiàn)上的任何微小中斷都會(huì )導致整個(gè)系統產(chǎn)生負面反應。也就是說(shuō)，在設計SMPS時(shí)，CIN的保持時(shí)間設計得大于VIN的頻率，這樣，如果VIN出現毛刺，錯過(guò)幾個(gè)周期，CIN將有足夠的能量存儲以繼續為其負載供電。
圖 3 表示 VCIN(t)（如圖 4 中的電路所示）的理論結果，負載非常輕，因此 CIN 放電非常少。隨著(zhù)負載阻抗的增加，后續峰值之間的 VCIN(t) 將會(huì )有更多的壓降，但相對于總 VIN 只占很小的百分比（例如，輸入為 120V，可能會(huì )出現 3-5 伏的壓降。如前所述，只有當 VIN 大于其存儲電壓時(shí)，CIN 才會(huì )充電，這意味著(zhù)非 PFC 電路只會(huì )在整個(gè)周期時(shí)間內為 CIN 充電一小部分。
90 度后（圖 4），電橋的半周期降至電容器電壓 (CIN) 以下；它對電橋進(jìn)行反向偏置，抑制電流流入電容器（通過(guò) VIN）。注意電感的輸入電流尖峰有多大。供應鏈中的所有電路（墻壁布線(xiàn)、電橋中的二極管、斷路器等）必須能夠承載如此巨大的峰值電流。在這些短時(shí)間內，CIN 必須充滿(mǎn)電，因此會(huì )從 VIN 中汲取短時(shí)間內的大電流脈沖。有一種方法可以平均這個(gè)尖峰，這樣它就可以使用周期的剩余時(shí)間來(lái)積累能量，本質(zhì)上是通過(guò)使用功率因數校正來(lái)平滑巨大的峰值電流。
為了更緊密地跟隨 VIN 并且不產(chǎn)生這些高幅度電流脈沖，CIN 必須在整個(gè)周期內充電，而不僅僅是其中的一小部分。當今的非線(xiàn)性負載使得我們不可能知道何時(shí)需要大的浪涌電流，因此在整個(gè)周期內保持電容器的浪涌恒定是有益的，并且允許使用更小的CIN。這種方法稱(chēng)為功率因數校正。
免責聲明：本文為轉載文章，轉載此文目的在于傳遞更多信息，版權歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權問(wèn)題，請聯(lián)系小編進(jìn)行處理。
推薦閱讀：
REASUNOS瑞森半導體高低壓MOS在車(chē)載逆變器上的應用
