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浅谈功率因数校正PFC

摘要：PFC（功率因数校正）是指减小开关变换器的输入电流的谐波，使其满足要求，根据

是否采用了有源器件分为有源PFC和无源PFC。无源PFC结构简单，成本低，电磁干扰小，

适用于小功率；有源PFC的输入功率因素较高，体积小，应用广泛，一般结合于升/降压转

换器、正反激电路等各种转换器使用，工作于各种电流模式。

关键词：PFC；无源；有源；滤波

无源PFC，初始是简单利用电感和电容形成滤波电路，以减小电路谐波，随着技术的发

展，在电路中加入二极管，缓冲电路中电容的浪涌电流，提高电路的功率因数。无源PFC的

发展包括有控制方法的改进和电路拓扑的改进。

首先是对无源PFC的控制方法进行分析，2007年格力提出了一种无源PFC，利用电流检

测电路，其中的电感组成的滤波电路不仅仅在整流电路导通的前期，强制短路交流电源，改

善电源输入电流的波形；在整流电路导通的后期，依然强制短路交流电源，使输入电流波形

的正弦度更高。2015年欧普公司提出了一种PFC电路，涉及到了过零检测，利用包含有初

级和次级线圈的变压器、限流电阻和偏置电阻，在过零检测时，由于偏置电阻的存在，添加

了偏置电压，能够精确的检测到电压过零点，提高电路的功率因数，并且能够保证电感电流

的连续性。

其次在电路拓扑发展中，2009年哈尔滨工业大学提出了一种无源箝位PFC电路，属于

单级桥式PFC，通过在直流电压母线上连接升压电感、包括有四个可控开关的桥式电路、二

极管和箝位用的电容，并且，将桥式电路的两个桥臂的中心点依次连接有变压器、输出整流

电路、滤波电容和负载，通过对四个可控开关进行切换控制，解决输出电路工频纹波大的问

题，实现功率因数校正。2010年艾默生提出了一种三态三电平PFC电路，包括电感、复合

三态开关、两个电容。利用复合三态开关组成三态三电平PFC电路，利用PWM实现开关管的

切换，使电路输出不同的模态，使得输入电流小于常见的三电平PFC的输入电流，且开关频

率是常用三电平电路的一半，降低了多态三电平PFC的开关频率，显著提高了电路的转换效

率。2012年奥克斯提出了一种无源PFC，电路包括有整流桥、电抗和电容，电感与二极管串

联后再与电容并联形成PFC电路，并将该PFC电路置于整流桥后。电路中的电感使输入电流

滞后于电压，电容使电流超前于电压，从而能够互补以提高PF值。电感与电容并联又能够

阈值电路中的谐波，该无源PFC电路便是在LC滤波电路中仅增加了一二极管就能很好的抑

制谐波电流，使用很简单。2013年天津一公司提出了一种无源PFC电源电路，包括电源、

电感、电容、电阻和整流桥，交流电源与电感L和电容C串联成一回路，电感L的两端并联

电容C，电容C1并联在桥式电路的输入端，桥式电路的输出端与滤波电容和电阻并联，重

点在于对实现滤波作用的电感和电容进行选型和优化，实现无源校正，提高电路的PF。

2014年华南理工大学公开了一种高效率无源PFC电路，其应用到了互感填谷电路，互感填

谷电路由二极管、电容和变压器构成，通过将变压器的初级线圈和两个次级线圈分别视为三

个电感，与二极管和电容形成无源PFC，利用电容和电感形成谐振，将输入电流与输入电压

形成正比例关系以提高电路的功率因数。2015年ABB公司提出一种无桥PFC电路，电路包

括有切换模块，切换模块将电容设置在电源输入端和输出端之间，利用低频半导体开关的切

换，在交流输入端正半周，使电容与电源第一输入端子和输出端连接；在交流输入负半周，

时电容与电源第二输入端和输出端连接。也就是说，针对不同的输入电压，利用两个不同的

LCL滤波器实现功率因数校正，并且，该电路结构进一步降低了电路的共模电压。2015年深

圳亿思腾达公司提出了一种无源功率因数校正电路，其中的电荷泵电路只需要两个电容和一

个二极管，结构简单，利用电容的充放电特性，将整流电路输出的能量转移到电解电容，保

证电流为正弦波，使其与输出电压同相位，使电路具有较高的功率因数。同年还提出有一种

无源PFC，通过在无源功率因数中加入辅助电路增加整流桥的导通角，降低电路的谐波成

分，减小电流谐波，该辅助电路由简单的电容、电感和二极管组成，是一种含有元器件较少

的PFC电路。2017年长虹电器提出了一种无源PFC的双反激电源，利用两个反激电路的电

感和电容形成振荡电路，在电源工作时，利用LC电路进行储能，并利用电容进行滤波，减

小开关的关断尖峰，减小高频信号对电路的影响，适用于大功率设备，提高电路的PF。

无源PFC