功率因数校正原理及相关IC.pdfVIP

吾日三省乎吾身。为人谋而不忠乎?与朋友交而不信乎?传不习乎?——《论语》

1概述

近年来，随着电子技术的发展，对各种办公自动化设备，家用电器，计算机的需求逐年增加。这些设备的

内部，都需要一个将市电转换为直流的电源部分。在这个转换过程中，会产生大量的谐波电流，使电力系

统遭受污染。作为限制标准，IEC发布了IEC100032；欧美日各国也颁布实施了各自的标准。为此谐

波电流的抑制及功率因数校正是电源设计者的一个重要的课题。

2高次谐波及功率因数校正

一般开关电源的输入整流电路为图1所示：

市电经整流后对电容充电，其输入电流波形为不连续的脉冲，如图2所示。这种电流除了基波分量外，还

含有大量的谐波，其有效值I为：I=(1)

式中：I1，I2，…In，分别表示输入电流的基波分量与各次谐波分量。

谐波电流使电力系统的电压波形发生畸变,我们将各次谐波有效值与基波有效值的比称之为总谐波畸变TH

D(TotalHarmonicDistortion)：THD=(2)

用来衡量电网的污染程度。脉冲状电流使正弦电压波形发生畸变，见图3的波峰处。它对自身及同一系统

的其它电子设备产生恶劣的影响，如：

——引起电子设备的误操作，如空调停止工作等；

——引起电话网噪音；

——引起照明设备的障碍，如荧光灯闪灭；

——造成变电站的电容，扼流圈的过热、烧损。

功率因数定义为PF=有效功率/视在功率,是指被有效利用的功率的百分比。没有被利用的无效功率则在电网

与电源设备之间往返流动，不仅增加线路损耗，而且成为污染源。

设电容输入型电路的输入电压e为：

e(t)=Em·sinω0t(3)

图1电容输入型电路

吾日三省乎吾身。为人谋而不忠乎?与朋友交而不信乎?传不习乎?——《论语》

图2电容输入型电路的输入电流,5A/DIV

图3输入电压波形发生畸变

入电流i为：i(t)=Imk·sin(kω0t)(4)

则有效功率Pac为：

Pac=e(t)·i(t)dt=Em·Im1/2=E·I1而视在功率Pap为：

Pap=E·I因此：

PF=Pac/Pap=I1/I=(5)

电流波形为图2的电源功率因数只有62.4％。由式(2)、(5)可见功率因数与总谐波畸变THD的关系为:

PF=1/(6)

从式(2)、式(5)可见，抑制谐波分量即可达到减小THD，提高功率因数的目的。因此可以说谐波的抑制电路

即功率因数校正电路(实际上有所区别)。

3功率因数校正的实现方法

综上所述，只要设法抑制输入电流中的谐波分量，通过电路方法，将输入电流波形校正为或使无限接近正

弦波,即可实现功率因数校正。

吾日三省乎吾身。为人谋而不忠乎?与朋友交而不信乎?传不习乎?——《论语》

有很多的电路方式可以实现这一目的，比如说在电路中加入一个大电感（见图4），使整流管的导通角变

大。这种方法虽然简单，价格低，但存在体积大，重量大，且效果不好(PF小于80％)等缺点。

下面以东芝公司的功率因数校正控制ICTA8310F为例，介绍一种有源功率因数校正方法。电路原理图见图

5。

3．1主电路

由一个全桥整流器和升压型BOOST变换器构成，虽然其它的变换器BUCK,FLYBACK等也可以实现这一

功能，但是由于BOOST变换器具有输出电容小断电保持时间长，可实现WorldWild电压输入，及输入电

流连续EMI小等诸多优点，大部分功率因数校正都采用