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摘 要 ： 為了使AC/DC電源在滿足IEC 61000-3-2諧波標準的同時能夠實現(xiàn)低成本、高性能，對單級功率因數(shù)校正技術(PFC)的需求越來越緊迫，特別是小功率場合。本文按照不同劃分原則對PFC技術分類討論，指出單級PFC技術適用于小功率場合，是PFC技術在小功率應用中發(fā)展的必然趨勢，同時也是目前PFC技術研究熱點。選擇臨界導電模式(CRM),利用意法半導體(SGS-THOMSON)公司推出的功率因數(shù)控制芯片L6562設計一款性價比高的PFC線路, 結果表明該電源系統(tǒng)的功率因數(shù)提高到0.98以上，總諧波含量低于2.5%，符合IEC61000-3-2諧波電流限制標準. 1.前言 近年來，高頻開關電源在國民生活中的使用越來越廣泛，特別是現(xiàn)在提倡“綠色電源”，要求裝置對電網無污染，主要包括諧波含量、功率因數(shù)、波形畸變等。解決這個問題的積極辦法是采用功率因數(shù)校正(Power Factor Correction, PFC)技術。為了使電源在滿足諧波標準的同時能夠實現(xiàn)低成本、高性能，對單級PFC的需求越來越緊迫，特別是在小功率場合。 2.功率校正技術 在含 人們最早采用電感和電容器構成的無源網絡進行功率因數(shù)校正。進入70年代以后，隨著功率半導體器件的發(fā)展，開關變換技術突飛猛進。到80年代，現(xiàn)代有源PFC技術應運而生， 80年代的有源功率校正技術可以說是基于Boost變換器的功率因數(shù)校正的年代，在此期間的研究工作主要集中在連續(xù)導電模式下的Boost變換器的研究上。80年代末提出了利用工作在不連續(xù)導電模式下的變換器進行功率因數(shù)校正技術，90年代以來，有源PFC取得了長足的進展。近年來，主要是連續(xù)導電模式下功率因數(shù)校正的控制方法，同時，也提出了一些新穎的功率因數(shù)校正原理及拓撲結構，如臨界導電模式。 現(xiàn)對無源PFC、有源兩級PFC和有源單級PFC在各個方面進行對比，如表1所示。 經過對三種PFC技術在THD,PF效率、體積、重量、控制電路、器件數(shù)量、功率范圍和設計難度上的比較得出：無源PFC適用于要求成本低,對體積沒有太大限制的小功率應用場合；有源兩級PFC適用于要求成本高,價格不敏感,中大功率應用；有源單級PFC相當于兩者之間的折中方案,要求體積小、結構簡單、性能較好的應用場合。 3.線路設計 用戶電氣設計參數(shù)要求為：電源電壓范圍（85V～264V），穩(wěn)壓直流輸出電壓（400V±8%），開關頻率（ 25KHz～476KHz），額定輸出功率120W，預期效率 90%。經過以上的討論，實現(xiàn)該目標的功率因數(shù)校正最合理的辦法是選用工作于臨界導電模式下的單級Boost型PFC線路，其原理框圖如圖2所示。我們經分析選擇的IC為意法半導體(SGS-THOMSON)公司推出的功率因數(shù)控制器L6562來設計。 表1 幾種PFC技術的性能比較
線路圖設計主要參考了ST公司的L6562的應用手冊，從而設計出適合我們電路要求的電路原理圖見圖3 。并將我們的設計應用于PSF120-240電源中，進行測試評估。L6562的應用手冊中某些元件參數(shù)已經設定，就不需要我們再做重復的計算，只需要設計出幾個關鍵元件的參數(shù)，包括電感（T1）參數(shù)設計，SENSE電阻（R10）計算，MOSFET（Q2）的選擇等。 4.驗證評估與結論 輸出性能測試，見表2測試條件：配合測試負載為120W反激式開關電源（FULL LOAD）。 實驗結果表明該電源系統(tǒng)的功率因數(shù)提高到0.98以上；經諧波測試，開關電源總諧波含量低于2.5%，符合IEC61000-3-2諧波電流限制標準.
表2 輸出特性測試
圖3 PFC整體線路圖 5.結束語 當今功率因數(shù)校正線路的高性能化、拓撲電路的創(chuàng)新、集成電路技術的廣泛應用及其實現(xiàn)手段的先進性、設計和分析工具的進一步完善，將為電源產品實現(xiàn)高效率、高功率因數(shù)、高可靠性，低諧波污染、小型輕量愿望成為現(xiàn)實。單級PFC電子技術符合PFC技術的發(fā)展方向，適用于小功率場合，是性能和成本的折衷，將成為未來PFC技術的主要研究領域. |
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有AC/DC變換器的電力電子裝置中，DC/DC變換器或DC/AC變換器的供電電源一般是由交流市電經整流和大電容濾波后得到較為平直的直流電壓，整流器一電容濾波電路是一種非線性組件和儲能組件的結合，因此，雖然輸入交流電壓是正弦的，而輸入交流電流是一個時間很短、峰值很高的周期性尖峰電流，波形嚴重畸變.如果去掉輸入濾波電容，則輸入電流變?yōu)榻频恼也?，提高了輸入側的功率因?shù)并減少了輸入電流的諧波，但是整流電路的輸出不再是一個平滑的直流輸出電壓，而變?yōu)槊}動波。如果欲使輸入電流為正弦波，且輸出仍為平滑的直流輸出，必須在整流電路和濾波電容之間插入一個電路，這個電路就是PFC電路，如圖1所示。
