O 导言
传统的用于电子设备前端的二极管整流器，作为一个谐波电流源，搅扰电网线电压，发生向四周辐射和沿导线传达的电磁搅扰，导致电源的运用功率下降。近几年来，为了契合世界电工委员会61000-3-2的谐波原则，功率因数校对电路正越来越引起人们的留意。功率因数校对技能从前期的无源电路开展到现在的有源电路；从传统的线性操控办法开展到非线性操控办法，新的拓扑和技能不断涌现。本文概括和总结了现在有源功率因数校对的首要技能和开展趋势。
1 功率因数（PF）的界说
功率因数（PF）是指沟通输入有功功率（P）与输入视在功率（S）的比值。即
式中：I1为输入基波电流有效值；
为输入电流失真系数；
Irms为输入电流有效值；
cosφ为基波电压与基波电流之间的相移因数。
可见PF由γ和cosφ决议。cosφ低，则表明用电电器设备的无功功率大，设备运用率低，导线、变压器绕组损耗大。γ值低，则表明输入电流谐波分量大，对电网形成污染，严峻时，对三相四线制供电还会形成中线电位偏移，致运用电电器设备损坏。因为惯例整流设备运用晶闸管或二极管，整流器材的导通角远小于180°，然后发生很多谐波电流成分，而谐波电流不做功，只要基波电流做功，功率因数很低。全桥整流器电压和电流波形图如图1所示。
2 功率因数校对完成办法
由式（1）可知，要进步功率因数有两个途径，即便输入电压、输入电流同相位；使输入电流正弦化。
运用功率因数校对技能能够使沟通输入电流波形彻底盯梢沟通输入电压波形，使输入电流波形呈纯正弦波，而且和输入电压同相位，此刻整流器的负载可等效为纯电阻。
功率因数校对电路分为有源和无源两类。无源校对电路一般由大容量的电感、电容组成。尽管无源功率因数校对电路得到的功率因数不如有源功率因数校对电路高，但仍然能够使功率因数进步到o.7~0.8，因而在中小功率电源中被广泛选用。有源功率因数校对电路自上世纪90年代以来得到了敏捷推行。它是在桥式整流器与输出电容滤波器之间参加一个功率改换电路，使功率因数挨近1.有源功率因数校对电路作业于高频开关状况，体积小、重量轻，比无源功率因数校对电路功率高。本文首要评论有源功率因数校对办法。
3 有源功率因数校对办法分类
3.l 按有源功率因数校对拓扑分类
3.1.1 降压式
因噪声大，滤波困难，功率开关管上电压应力大，操控驱动电平起浮，很少被选用。
3.1.2 升/降压式
须用二个功率开关管，有一个功率开关管的驱动操控信号起浮，电路杂乱，较少选用。
3.1.3 反激式
输出与输入阻隔，输出电压能够恣意挑选，选用简略电压型操控，适用于150W以下功率的使用场合。典型电路如图2所示。
3.1.4 升压式（Boost）
简略电流型操控，户F值高，总谐波失真（THD）小，功率高，可是输出电压高于输入电压。典型电路如图3所示。适用于75~2000W功率规模的使用场合，使用最为广泛。它具有以下长处：电路中的电感L适用于电流型操控；因为升压型APFC的预调整作用在输出电容器C上坚持高电压，所以电容器C体积小、储能大；在整个沟通输入电压改变规模内能坚持很高的功率因数；当输入电流接连时，易于EMI滤波；升压电感L能阻挠快速的电压、电流瞬变，进步了电路作业可靠性。
3.2 按输入电流的操控原理分类
3.2.1 均匀电流型
作业频率固定，输入电流接连（CCM），波形图如图4（a）所示。TI公司的UC3854就作业在均匀电流操控办法。
这种操控力式的长处是：恒频操控；作业在电感电流接连状况，开关管电流有效值小、EMI滤波器体积小；能按捺开关噪声；输入电流波形失真小。
首要缺陷是：操控电路杂乱，须用乘法器和除法器，需检测电感电流，需电流操控环路。
3.2.2 滞后电流型
作业频率可变，电流到达滞后带内发生功率开关通与断操作，使输入电流上升、下降。电流波形均匀值取决于电感输入电流，波形图如图4（b）所示。
3.2.3 峰值电流型
作业频率改变，电流不接连（DCM），波形图如图4（c）所示。DCM选用跟从器办法具有电路简略、易于完成的长处，似存在以下缺陷：PF和输入电压Vin与输出电压V0的比值有关，即当Vin改变吋，PF值也将发生改变，一起输入电流波形随Vin/Vo的值的加大而使THD变大；开关管的峰值电流大（在相同容量状况下，DCM中经过开关器材的峰值电流为CCM的2倍），然后导致开关管损耗添加。所以在大功率APFC电路中，常选用CCM办法。
3.2.4 电压操控型
作业频率固定，电流不接连，选用固定占空比的办法，电流主动跟从电压。这种操控办法一般用在输出功率比较小的场合，别的在单级功率因数校对中多选用这种办法，后面会介绍。波形图如图4（d）所示。
3.3 其他操控办法
3.3.1 非线性载波操控技能
非线性载波操控（NLC）不需求采样电压，内部电路作为乘法器，即载波发生器为电流操控环发生时变参阅信号。这种操控办法作业在CCM形式，可用于Flyback，Cuk，Boost等拓扑中，其调制办法有脉冲前沿调制和脉冲后沿调制。
3.3.2 单周期操控技能
单周期操控原理图如图5所示，是一种非线性操控技能。该操控办法的杰出特点是，无论是稳态仍是暂态，它都能坚持受控量（一般为斩波波形）的均匀值刚好等于或正比于给定值，即能在一个开关周期内，有效地按捺电源侧的扰动，既没有稳态差错，也没有暂态差错，这种操控技能可广泛使用于非线性体系的场合，不用考虑电流形式操控中的人为补偿。
3.3.3 电荷泵操控技能
运用电流互感器检测开关管的注册电流，并给检测电容充电，当充电电压到达操控电压时封闭开关管，并一起放掉检测电容上的电压，直到下一个时钟脉冲到来使开关管再次注册，操控电压与电网输入电压同相位，并按正弦规则改变。因为操控信号实践为开关电流在一个周期内的总电荷，因而称为电荷操控办法
4 功率因数校对技能的开展趋势
4.1 两级功率因数校对技能的开展趋势
现在研讨的两级功率因数校对，一般都是指Boost PFC前置级和后随DC/DC功率改换级。如图6所示。对Boost PFC前置级研讨的热门有两个，一是功率电路进一步完善，二是操控简略化。假如作业在PWM硬开关状况下，MOSFET的注册损耗和二极管的反向恢复损耗都会相当大，因而，最大的问题是怎么消除这两个损耗，相应就有许多关于软开关Boost改换器理论的研讨，现在具有代表性的有两种技能，一是有源软开关，二是无源软开关即无源无损吸收网络。
有源软开关选用附加的一些辅佐开关管和一些无源的电感电容以及二极管，经过操控主开关管和辅佐开关管导通时序来完成ZVS或许ZCS.比较老练的有ZVT—Boost，ZVS—Boost，ZCS—Boost电路等。尽管有源软开关能有效地处理主开关管的软开关问题，但辅佐开关管往往仍然是硬开关，仍然会发生很大损耗，再加上杂乱的时序操控，使改换器的本钱添加，可靠性下降。
无源无损吸收则是选用无源元件来减小MOSFET的dv/dt和二极管的dv/dt，然后减小注册损耗和反向恢复损耗。它的本钱低价，不需求杂乱的操控，可靠性较高。
除了软开关的研讨之外，另一个人们关怀的研讨方向是操控技能。曰前最为常用的操控办法是均匀电流操控，CCM/DCM临界操控和滞后操控3种办法。可是新的操控办法不断出现，其间大部分对错线性操控办法，比方非线性载波技能和单周期操控技能。这些操控技能的首要长处是使电路的杂乱程度大大下降，可靠性增强。现在商业化的非线性操控芯片有英飞凌公司的一种新的CCM的PFC操控器，被命名为ICElPCSOI，是根据一种新的操控计划开发出来的。与传统的PFC处理计划比较，这种新的集成芯片（%&&&&&%）无需直接来自沟通电源的正弦波参阅信号。该芯片选用了电流均匀值操控办法，使得功率因数能够到达1.别的，还有IR公司的IRIS51XX系列，根据单周期操控原理，不需求收集输入电压，外围电路简略。
终究，怎样进步功率因数校对器的动态响应是当时摆在咱们面前的一个难题。
4.2 单级功率因数校对技能的开展趋势
在20世纪90年代初提出了单级功率因数校对器，首要是将PFC级和DC/DC改换级集成在一起，两级共用开关管。如图7所示。它与传统的两级电路比较省掉了一个MOSFET，添加了一个二极管。别的，其操控选用一般的PWM操控办法，相对简略。可是单级功率校对存在一个十分严峻的问题：当负载变轻时，因为输出能量敏捷减小，但占空比瞬时不变，输入能量不变，使得输入功率
大于输出功率，中心储能电容电压升高，此刻占空比减小以坚持DC/DC级输出安稳，终究到达一个新的平衡状况。这样中心储能电容的耐压值需求很高，乃至到达1000V.当负载变重时，状况相反。怎样下降储能%&&&&&%卜的电压是现在单级功率因数校对研讨的热门。
4.3 常用的功率因数校对芯片
4.3.1 非接连电流形式PFC芯片
IFX（英飞凌）TDA4862、TDA4863
ST L6561、L6562
Fairchield（方便半导体）FAN7527
TI UC3852、UCC38050
SC SG6561
ON MC33262、MC34262、MC33261
4.3.2 接连电流形式PFC芯片
IFX TDAl6888（PFC+PWM）、
1PCS01（PFC）
ST L498I
Fairchield FA4800（PFC+PWM）
TI UC3854、UCC3817、UCC3818
5 结语
总结和概括了各种有源功率因数校对技能及电路拓扑，叙说了它们的作业原理，并比较了它们的优缺陷。
