功率因數(shù)定義為設備能夠傳輸?shù)捷敵龆说哪芰颗c其從輸入電源處獲取的總能量之比。
對于一個整流電路,在輸出端都會并聯(lián)一個濾波電容(或者一排電容),以讓輸出的直流能更平滑,然而濾波電容會造成交流輸入電壓與輸入電流間的相位偏移。我們都知道功率因數(shù)的定義為有效功率與視在功率的比值,如果AC電壓和電流間的相位差為φ,那么功率因數(shù)(PF)=cosφ。如果想要提高電路的效率,那就必須想辦法提高PF。然而,對于整流電路,只有當AC電壓大于濾波電容兩端電壓Vc時,才會有輸入電流,這種特性就造成了AC電流波形完全從正弦波偏離,會極大地影響功率因數(shù)。為了盡量使AC電流變回正弦波,我們引入了PFC電路。
功率因數(shù)低主要原因:
位移:當電路的電壓和電流波形異相時會產(chǎn)生位移,通常是由電感或電容等電抗元件引起的。
失真:波的原始形狀發(fā)生改變,通常是由整流器等非線性電路引起的。這些非線性波包含很多諧波含量,會使電網(wǎng)中的電壓失真。
功率因數(shù)校正(PFC)是一系列嘗試提高設備功率因數(shù)的方法。
解決位移問題,通常采用外部無功元件來補償電路的總無功功率。
解決失真問題有兩種方法:
無源功率因數(shù)校正(PFC):使用無源濾波器濾除諧波以提高功率因數(shù)。這種方法適用于低功率應用,在高功率應用中,其效果遠遠不夠。
有源功率因數(shù)校正(PFC):使用開關變換器調(diào)制失真波,以將其整形為正弦波。整形后的信號中存在的唯一諧波位于開關頻率處,因此很容易濾除。有源功率因數(shù)校正被認為是最好的功率因數(shù)校正方法,但會增加設計的復雜性。
功率因數(shù)校正電路分享
PFC應用電路
MPS提供的MP44010控制器:BCM功率因數(shù)校正器。當連接到升壓變換器時,其ZCS引腳檢測電感何時放電并激活MOSFET(如圖中的Q1)。該器件還可以比較電流和電壓,調(diào)整電流峰值以跟隨輸入電壓的波形。
MOSFET并聯(lián)型PFC(PFC with parallel MOSFETs)
使用多個MOSFET并聯(lián)能夠支持大電源輸入,因為電流會被分流,也同時減小了開關損耗。對于每個MOSFET,必須保證它們的電氣特性和驅(qū)動條件相同。
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