我们从事过电源事业的应该都听说过功率因素校正,也就是PFC,首先我们可以将PFC进行拆分,分为PF和C;PF代表功率因素,主要的作用就是描述我们电源对电网的使用率,用比较贴近生活的语言来解释就是我们日常中电的利用率,比如一台家用电器,它的电源PF值为0.9的话,那么这个电源可以利用电网输送给它的所有电里面的90%;如果它的电源PF值为0.95,那么可以利用95%电网输送给它的电;而不管是90%还是95%,对于那些利用不到的电就会产生电网垃圾,从而影响到我们的电力系统,所以我们理论最优值为100%;但是目前来说还达不到那个技术,据我所知,目前做到的白金牌电源,它的PF值可以达到趋近100%。
导致功率因素降低的原因主要有2个,一个是线路中的电压和电流之间的相位角;另一个是电流或者电压的波形失真,我们日常学校学习的比较多的比较熟悉的是第一个;而波形失真主要在工厂电源维修或者新产品研发过程中有可能接触到,主要是因为我们开关电源比较多的是采用桥式整流和电容滤波来实现AC-DC转换,由于大容量的电容能够将电压维持在交流输入正弦峰值电压附近,直到下一个交流峰值电压到来时再对电容进行充电操作;在这种情况下,只有在交流电压峰值附近,桥式整流器中的两个二极管才导通,负载从输入端吸收电流;当交流电压值低于滤波电容上的电压时,整流二极管则因为反向偏置而截止。因此在交流电压的半个周期内,二极管的导通角非常小,应该只有60°;这个时候,虽然输入的电压还保持着正弦波形, 但是输入的电流波形已经完全出现严重失真,呈现出高幅度的窄尖峰波形。这种失真的电流波形含有大量的谐波成分,会引起线路的功率因素严重降低;经过认证,如果没有采取措施的话,功率因素最高只能达到0.6;所以 我们有必要采用PFC功率因素校正,从而提高电源对电网的使用率。
为了提高电源的功率因素,抑制电流波形失真,目前比价流行的有两种方法,一种称为无源PFC另一种称为有源PFC。
无源PFC比较简单常见的有LC滤波,π型滤波和电容二极管组合;加入LC型滤波器,一般可以将功率因素提高0.1~0.25之间,但是由于电感和电容的体积较大,利用在一些规格比较的的电源上还行,但是不适合轻薄型的电子产品中。
有源PFC就是利用控制芯片控制峰值电流,比较常用的技术就是采用零电流控制模式,这个模式是只有当储能电感中的电流为零时,开关管才能导通,从而大大的减小了开关的应力和损耗,同时对二极管的恢复的时间没有严格要求,所以我们可以选择快恢复二极管,还有就是因为开关关的驱动脉冲区间没有死区,所以输入的电流是连续的并呈正弦波,这样大大提高了系统的功率因素。