1 引言
随着电子电力技术的发展,要求电子元器件的供电电源越来越苛刻。一般元器件供电都是直接从市电中获得,但由于电网的输入阻抗呈容性,而大量整流电路造成电网网侧输入电压与输入电流间存在较大相位差,输入电流呈脉冲状,谐波分量很高,严重干扰电力系统。据了解现阶段一般电网网侧功率因数约为0.65,因此,高效率利用能源,提高电源功率因数已刻不容缓。
现阶段功率因数校正PFC(Power Factor Correction)分为主动式与被动式两种。被动式PFC结构简单,主要是利用电感线圈内部电流不能突变的原理调节电路中的电压与电流相位差,从而改变功率因数,但其结构笨重,易产生低频噪声且最大功率因数只能在70%。主动式PFC一般为有源功率因数调整,可简单归纳为升压型开关电源电路,具有体积小,输入电压宽以及功率因数高等优点,功率因数可接近100%。
2 高功率因数电源设计方案
2.1 功率因数监测
该设计采用相位差测量法,即分别对变压器副边检测的电压、电流信号先经比较器整形,然后通过计算得到电压电流的相位差,再进行余弦运算,即可得到系统的功率因数。负载端输出电压、电流经采样得到系统视在功率。根据P=S×cosQ=S2-P2(Q表示无功功率)计算电源的有功功率、无功功率等参数。该方法易于操作,而且通过等精度法测相,可达到很高精度,从而能很好满足系统要求。
2.2 功率因数校正
该系统采用有源功率因数校正,可改善电源输入功率因数,减小输入电流谐波。其主要实现方式有2 种:(1)两级PFC技术,即在整流滤波和DC/DC功率级之间加入有源PFC电路为前置级,用于提高功率因数和实现DC/DC级输入的预稳,该技术一般用于较大功率输出场合;(2)单级PFC技术,即将PFC级与DC/DC级中的元件共用,实现统一控制,通常共用器件为MOSFET。该方式设计与优化尤为重要,适用于小功率应用。
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