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PFC 电路之有源VS无源

PFC电路在实际应用过程中,通常会分为有源PFC和无源两种,其应用效果和操作模式也有所差别。今天就让我们来看一下这两种PFC电路的工作原理和设计思路吧

PFC电路在实践运用进程中,通常会分为有源PFC和无源两种,其运用作用和操作形式也有所不同。今日就让咱们来看一下这两种PFC电路的作业原理和规划思路吧。

一、有源PFC电路

作为功率因数校对的一种有用计划,有源PFC电路相比较无源PFC来说,在功率因数校对方面有很好的作用,不只能够彻底消除电流波形的畸变,并且电压和电流的相位能够操控保持一致。有源PFC在运转时根本上处理了功率因数、电磁兼容、电磁搅扰的问题,但其主要缺陷是电路十分的杂乱。

在进行有源PFC电路的规划时,一个根本的规划思路是在220V整流桥堆后去掉滤波电容,这样做主要是为了消除因电容充电形成的电流波形畸变及相位改变。然后由一个斩波电路,把脉动的直流变成高频沟通经过整流滤波后,其直流电压再向惯例的PWM开关稳压电源供电,其进程是AC→DC→AC→DC。其详细的设置进程如下图所示:

有源PFC电路的根本作业原理大致如下:这种有源功率因数校对电路之所以能够能够完成滤波功用,其主要的作业原理是在开关电源的整流电路和滤波电容之间添加一个DC-DC的斩波电路,在运转进程中,斩波电路等于附加一个开关电源。有源PFC电路关于供电线路来说,整流电路输出没有直接接滤波电容,所以其关于供电线路来说呈现的是纯阻性的负载,其电压和电流波形同相、相位相同。斩波电路的作业也相似于一个开关电源,所以说有源PFC开关电源便是一个双开关电源的开关电源电路,它是由斩波器和稳压开关电源组成的。

一、无源PFC电路

无源PFC电路在实践运用的进程中,因为其本钱相对较低,因而从前一度得到了广泛的运用。不过,这种PFC电路规划方法现在现已逐步开端被有源PFC电路所替代。虽然如此,作为一种比较根底的PFC方法,刚刚开端触摸电路规划作业的新人工程师们仍是有必要了解一下无源PFC电路作业原理常识的。所谓无源PFC电路,望文生义,便是在其电路规划的进程中并不运用晶体管等有源电子元器件,换句话说,这种PFC电路是由二极管、电阻、电容和电感等无源元件组成。无源PFC电路有许多类型,其间比较简单的无源PFC电路由三只二极管和两只电容组成,这种比较根底的电路规划图如下图图1所示。

接下来咱们就以图1中所展现的无源PFC电路规划图为例,来为咱们介绍一下这种PFC电路作业运转原理状况。从图1中能够看到,当50Hz的AC线路电压按正弦规则,由0向峰值Vm改变的1/4周期内,该体系的桥式整流器中,二极管VD2和VD3导通,与之相对应的是二极管VD1和VD4截止,此刻电流对电容C1并经二极管VD6对C2充电。当VAC,瞬时值到达Vm,因C1=C2,故电容C1、C2上的电压相同,均为二分之一Vm,当AC线路电压从峰值开端下降时,电容C1经过负载和二极管VD5敏捷放电,并且下降速率比AC电压按正弦规则下降快得多,因而直到AC电压瞬时值到达1/2Vm之前,二极管VD2和VD3一向导通。当瞬时AC电压幅值小于1/2Vm时,电容C2经过VD7和负载放电。当AC输入电压瞬时值低于电路的DC总线电压时,二极管VD2和VD3截止,此刻AC电流不能经过整流二极管,所以IAC呈现死区。在AC电压的负半周开端后的一段时间内,VD1和VD4不会立刻导通。只要在AC瞬时电压高于桥式整流输出端的DC电压时,VD1和VD4才干因正向偏置而导通。一旦二极管VD1和VD4导通,电容C1和C2再次被充电,所以呈现与正半周相似的状况,此刻咱们能够得到图2所示的AC线路输入电压VAC和电流IAC波形。 从下图图2所供给的输入电压和电流波形图中咱们能够看出,选用无源PFC电路替代单只电容滤波,整流二极管导通角显着增大,且这一二极管导通视点显着大于120°,而AC输入电流波形则会变得滑润一些。在挑选C1=C2=10μF/400V的状况下,线路功率因数可达0.92~0.94,三次电流谐波仅约12%,五次谐波约18%,总谐波失真THD约28~30%。

在对无源PFC电路作业原理进行扼要的剖析后咱们能够看到,虽然这种低本钱的PFC电路具有必定的优势,可是其明显缺陷便是DC输出电压纹波较大,数值偏低,并且这种PFC的电流谐波成份不能彻底到达低畸变要求,一起还会相应的增大电路规划的难度。这也便是为什么近年来有源PFC规划越发占有优势的重要原因地点。

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