1.  PFC簡介

        PFC(Power Factor Correction)又稱功率因數(shù)矯正，主要是對輸入電流的波形進行控制，使其與輸入電壓波形同步，提高功率因數(shù)，減少諧波含量，是能夠解決因容性負(fù)載導(dǎo)致電流波形嚴(yán)重畸變而產(chǎn)生的電磁干擾(EMl)和電磁兼容(EMC)問題。功率因數(shù)是指有功功率與視在功率（總耗電量）的比值。當(dāng)功率因數(shù)越大，電力利用率越高。開關(guān)電源是一種電容輸入型電路，其電流和電壓之間相位差會造成交換功率的損失。

       交流電在純電阻負(fù)載上電流和電壓是同相位的，即純電阻是消耗功率器件；交流電在純電容負(fù)載上電流超前電壓90°；交流電在純電感負(fù)載上電壓超前電流90°，電感和電容都是儲存功率的器件。

2.  PFC電路分類及其作用

       目前PFC有被動式PFC（無源PFC）以及主動式PFC(有源式PFC)。

       1.被動式PFC有兩種類型：一種是電感補償式，在整流橋堆和濾波電容之間加入一個電感（適當(dāng)選取電感量），其工作原理是利用電感減小交流輸入的基波電流與電壓的相位差，從而提高功率因數(shù)；另一種是填谷電路式，其工作原理是利用整流橋后面的填谷電路來增大整流管的導(dǎo)通角，通過填平谷點，使輸入電流從尖峰脈沖變?yōu)榻咏谡也ǖ牟ㄐ危撾娐放c電感補償式相比，具有電路簡單的優(yōu)點，功率因數(shù)補償效果好。

        2.主動式PFC由電感電容及其元器件組成，通過專用的IC去調(diào)整電流波形，對電流電壓間的相位差進行補償，主動式PFC可用作輔助電源，而且其輸出直流電壓紋波很小。

3.  PFC電路基本結(jié)構(gòu)和工作原理

3.1 容性負(fù)載對供電電壓以及電流的影響

        開關(guān)電源都是利用整流電路后的一個大電容進行濾波的，這使得電路的負(fù)載特性為容性，由于濾波電容的充放電特性，使電容兩端的輸出電壓波形為鋸齒波的紋波，所以電容兩端的最小電壓并不為零，最大電壓為鋸齒波的峰值。

       由于整流橋二極管的單向?qū)щ姷奶匦?，?dāng)AC線路的電壓的瞬時值小于電容兩端的電壓時，整流二極管反向偏置截止，當(dāng)AC線路的電壓瞬時值大于電容兩端的電壓時，整流二極管正向?qū)āＲ虼耍珹C側(cè)的輸入電流呈現(xiàn)高幅值的尖峰脈沖。電流的導(dǎo)通角太小，要提高功率因數(shù)就要設(shè)法電流的波形在整個周期內(nèi)能夠追蹤到電壓的波形。

 3.2 PFC負(fù)載的基本結(jié)構(gòu)

        由以上的內(nèi)容可知，造成電流的導(dǎo)通角太小的原因是在整流橋后面接入了一個大容量的濾波電容，有源的PFC電路的基本思想是在整流橋和大容量的濾波電容之間加入PFC開關(guān)電源，把整流橋和大容量電容隔離開，PFC輸出一個基本穩(wěn)定的DC電壓，通過開關(guān)管的導(dǎo)通使輸入電流能和市電一樣呈正弦波變化。

       PFC電路有三種工作模式：連續(xù)導(dǎo)通模式（Continuoous Conduction Mode,CCM），不連續(xù)導(dǎo)通模式（Discontinuous Conduction Mode，DCM），臨界導(dǎo)通模式（Critical Conduction Mode，CRM/Boundary Conduction Mode,BCM）。

       為了維持整流二極管的導(dǎo)通，維護濾波電容的充電狀態(tài)以及改善輸入電流，因此PFC大部分都是采用升壓的BOOST拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。因此，PFC輸出電壓高于交流輸入端的峰值電壓。例如，假設(shè)在理想條件下（無干擾），交流供電220V，其峰值為220V，故PFC電壓要在220V以上，這樣PFC能夠始終從輸入側(cè)吸收電能，給濾波電容充電，維持整流二極管導(dǎo)通，解決整流二極管斷續(xù)通斷以及輸出電流呈尖脈沖問題。

       PFC電路中的MOS開關(guān)管導(dǎo)通，電感L儲存能量，MOS開關(guān)管截止時，電感L電壓左負(fù)右正，將導(dǎo)通時儲存的能量通過升壓二極管D1對濾波電容充電。由于電感L和電容C是串聯(lián)的，電感L上的電流不能突變，這就對濾波電容C的浪涌電流起到了限制的作用。

       因為開關(guān)管是在電感電流不為零的情況下關(guān)斷的，這時候D1需要承受很大的應(yīng)力，要求二極管有極低甚至為零的反向恢復(fù)電流，因此升壓二極管D1采用快恢復(fù)二極管。由于減小反向恢復(fù)電流和提高浪涌電流承受的能力是相互牽制的，所以快恢復(fù)二極管能夠承受浪涌電流的能力弱，然而保護二極管D2采用普通的二極管，承受浪涌電流很強。每次電源開關(guān)接通瞬間加在電感兩端的電壓可以是交流正弦波的任意瞬時值，當(dāng)為正弦波的峰值時，會造成浪涌電壓，此時，保護二極管D2導(dǎo)通，使通過電感L的電流大大的減小，降低電感L和升壓二極管的浪涌沖擊。

       保護二極管第二個作用就是保護MOS開關(guān)管。開開機瞬間，濾波電容電壓尚未建立，如果開機的電壓又恰好是正弦波的最大值，濾波電容正在充電，流過電感L的電流會很大，甚至?xí)斐纱棚柡?，如果這時候PFC電路中的開關(guān)管正在工作，因為開關(guān)管是在零電流關(guān)閉，在磁飽和的情況下，流過開關(guān)管的電流不受控制，會燒壞開關(guān)管，

       針對此問題，以下有兩種措施：第一種是控制PFC的工作時序，當(dāng)濾波電容充電完成后，再啟動PFC電路；第二種是如上圖所示，在電感L和升壓二極管D1上并聯(lián)一個普通二極管，大電壓開機瞬間給濾波電容提供另一條支流充電，防止電感L磁飽和以及開關(guān)管過流。