0PFC电源

PFC电源，即功率因数校正电源，是一种能够有效提高电源效率的电路设计。它通过优化电流波形，减小谐波干扰，进而提升功率因数，实现能源的高效利用。这种电源在电子设备中扮演着至关重要的角色，不仅有助于提升设备性能，还能为节能减排贡献力量。

20PFC电源的原理与分类

PFC，全称“PowerFactorCorrection”，即功率因数校正。功率因数，作为衡量电力有效利用程度的指标，表示有效功率与总耗电量（视在功率）的比值。当功率因数值增大，意味着电力利用率得到了提升。为改善用电设备的效率，采用的技术手段即被称为功率因数校正。

在计算机开关电源中，由于电容输入型电路的存在，电流与电压间的相位差会导致交换功率的损失。为此，PFC电路被引入，以优化功率因数。目前，PFC主要有两种类型：被动式PFC（亦称无源式PFC）与主动式PFC（亦称有源式PFC）。2被动式PFC通常有两种类型：“电感补偿式”和“填谷电路式（ValleyFillCircuit）”。

“电感补偿式”通过减小交流输入基波电流与电压之间的相位差来提升功率因数。这种类型进一步细分为静音式和非静音式，但其功率因数仅能达到0.7～0.8，通常位于高压滤波电容附近。

而“填谷电路式”作为一种新兴的无源功率因数校正电路，其独特之处在于通过整流桥后的填谷电路显著增大整流管的导通角。这一设计能够使输入电流从尖峰脉冲转变为接近正弦波的波形，从而将功率因数提升至约0.9，并显著降低总谐波失真。相较于传统的电感式无源功率因数校正电路，该电路设计更为简洁，功率因数补偿效果更为出色，且无需使用大型、沉重的电感器。

接下来，我们将探讨主动式PFC的特点与优势。3主动式PFC由电感、电容及电子元器件精心构成，其体积紧凑。它通过专用的集成电路来精细调整电流波形，从而有效补偿电流与电压之间的相位差。主动式PFC能实现出色的功率因数，通常高达98%以上，尽管其成本相对较高。此外，这种PFC还可作为辅助电源使用，使得在采用主动式PFC电路时，无需配备待机变压器。同时，其输出的直流电压纹波非常小，因此无需使用大容量的滤波电容。接下来，我们将深入了解主动式PFC的更多优势。

3.功率因数控制（PFC）

在电力系统中，我们常常听到功率因数这个概念。那么，什么是功率因数呢？它为何如此重要？

功率因数，简而言之，就是衡量电能有效利用程度的一个指标。当用电设备为纯阻性时，其功率因数为，表示电能被完全有效利用。然而，在实际应用中，许多用电设备都含有电感或电容，导致其功率因数低于，这意味着部分电能并未得到有效利用，而是转化为无功功率，浪费了电力资源。

为了降低这种无功功率的浪费，科学家们提出了功率因数校正的方法。通过提高用电设备的功率因数，使其接近，可以更有效地利用电能，减少浪费。

那么，供电公司和工业用电用户应该如何进行功率因数校正呢？

对于供电方来说，提升送电电压是一种简单有效的方法。此外，在中央变电站和输送网络中添加功率因数校正设备，也能提升整个电网的功率因数，减少输送损耗。

而对于工业用电的使用方来说，他们可以在低功率因数负载电路中增加功率因数校正设备，或者选用高功率因数的负载，以提高电能的有效利用率。开关电源，一种通过现代电力电子技术控制的电源，能够维持稳定的输出电压。其核心在于控制开关管开通和关断的时间比率，从而实现稳定输出。这种电源通常由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成，得益于电力电子技术的持续创新，开关电源技术也在不断进步。如今，以其小型、轻量和高效率的特点，开关电源已被广泛应用于各类电子设备中，成为电子信息产业发展的关键支撑。

开关电源的应用广泛，涵盖工业自动化控制、军工设备、科研设备等多个领域。其产品不仅用于工业自动化控制、军工设备、科研设备等重工业领域，还深入到LED照明、工控设备、通讯设备等日常生活场景。

直流开关电源是现代开关电源中的一种重要类型。它能够将电能质量较差的原生态电源，如市电电源或蓄电池电源，转换为满足设备要求的高质量直流电压。其核心组件是DC/DC转换器，因此直流开关电源的分类与DC/DC转换器的分类基本一致。根据输入与输出之间是否有电气隔离，直流DC/DC转换器可分为隔离式和非隔离式两类。隔离式DC/DC转换器同样可以根据有源功率器件的数量进行分类。若采用单管设计，则可分为正激式（Forward）和反激式（Flyback）两种类型。双管DC/DC转换器则包括双管正激式（DoubleTransistorForwardConverter）、双管反激式（DoubleTransistorFlybackConverter）、推挽式（Push-PullConverter）以及半桥式（Half-BridgeConverter）四种。而全桥DC/DC转换器（Full-BridgeConverter）则属于四管DC/DC转换器范畴。

对于非隔离式DC/DC转换器，其分类也基于有源功率器件的数量。单管DC/DC转换器涵盖降压式（Buck）DC/DC转换器、升压式（Boost）DC/DC转换器、升压降压式（Buck-Boost）DC/DC转换器、CukDC/DC转换器、ZetaDC/DC转换器和SEPICDC/DC转换器六种。其中，Buck和Boost式DC/DC转换器作为基础，其他几种则是从这两者中衍生出来的。双管DC/DC转换器则以双管串接的升压式（Buck-Boost）为代表。

隔离式DC/DC转换器通过变压器实现输出与输入的电气隔离，这一设计不仅扩大了转换器的输出应用范围，还便于实现多路不同电压输出或多种相同电压输出。此外，在功率开关管的电压和电流定额相同的情况下，转换器的输出功率与开关管数量成正比，因此四管式DC/DC转换器的输出功率是两管式的两倍，而单管式的输出功率则仅为四管式的四分之一。非隔离式与隔离式DC/DC转换器的结合，赋予了单一转换器所缺乏的诸多特性。从能量传输的角度，DC/DC转换器可分为单向传输与双向传输两类。具有双向传输功能的转换器，能实现电源侧与负载侧之间的功率交换。此外，DC/DC转换器还可分为自激式和他控式。自激式转换器利用内部正反馈信号维持开关管的周期性开关，如推挽自激式转换器；而他控式转换器的开关控制信号则由外部控制电路产生。

再来看开关条件，DC/DC转换器又可分为硬开关和软开关两类。硬开关转换器在开关过程中，由于承受电压或电流，会产生较大的交叠损耗，即开关损耗。这种损耗在转换器工作状态确定时是恒定的，且随着开关频率的增加而增大。同时，硬开关还会激起电路中的分布电感和寄生电容振荡，带来额外损耗。因此，硬开关DC/DC转换器的开关频率受到限制。

相比之下，软开关DC/DC转换器在开通或关断时，通过巧妙的设计使得加在开关管上的电压或流过电流为零，即实现零电压或零电流开关。这种方式显著降低了开关损耗和振荡，从而大大提高了开关频率。软开关技术为转换器的小型化和模块化提供了有力支持。功率场效应管（MOSFET）虽具有高速开关特性，但因其寄生电容较大，在关断时若不及时放电，将导致容性开通损耗。为减少此损耗，常采用零电压开通技术（ZVS）。而绝缘栅双极性晶体管（IGBT）在关断时会产生电流拖尾，造成关断损耗。为降低此损耗，可在关断前将其电流降至零，即采用零电流关断方式（ZCS）。此外，IGBT在零电压条件下关断也有助于减小损耗。但需注意，MOSFET在零电流条件下开通并不能减少容性开通损耗。

软开关直流转换器，如谐振转换器（RC）、准谐振转换器（QRC）等，通过巧妙设计实现零电压或零电流开关，从而显著降低开关损耗和振荡，提高开关频率。电力电子开关器件与零开关转换器技术的进步，共同推动了高频开关电源的发展。

开关电源的主要组成部分包括主电路、控制电路、检测电路和辅助电源。、主电路

冲击电流限幅：此环节旨在限制在接通电源瞬间输入侧可能出现的冲击电流。

输入滤波器：其核心功能是滤除电网中存在的杂波，同时防止本机产生的杂波反馈至电网。

整流与滤波：此阶段将电网的交流电源直接转换为更为平滑的直流电。

逆变：将经过整流后的直流电进一步转化为高频交流电，这标志着高频开关电源的核心工作流程的开始。

输出整流与滤波：根据实际负载的需求，提供稳定且可靠的直流电源输出。2、控制电路控制电路的主要任务是维持输出的稳定性。它通过从输出端取样并与设定的基准值进行比较，来调节逆变器的工作状态，从而调整其脉宽或脉频，确保输出保持稳定。此外，控制电路还会根据测试电路提供的数据，经过保护电路的鉴别，采取相应的保护措施，以确保电源的安全与稳定运行。3、检测电路

检测电路在保护电路中扮演着至关重要的角色，它负责实时监测并提供各种运行参数和仪表数据。这些数据对于确保电源的安全与稳定运行至关重要。4、辅助电源

辅助电源在电源系统中发挥着不可或缺的作用，它不仅能为保护电路和控制电路（如PWM芯片等）提供稳定的工作电压，还能实现电源的软件（远程）启动功能。根据不同的应用需求，辅助电源可以分为多种类型，为开关电源技术的进一步发展提供了有力支持。

W单组开关电源

随着开关变频技术的同步研发，开关电源正以年复合增长率超过两位数的速度，朝着轻便、小巧、薄型、低噪声、高可靠性和抗干扰性的方向发展。开关电源主要分为AC/DC和DC/DC两大类别。

50微型低功率开关电源

开关电源正日益普及，其微型化趋势明显。未来，开关电源有望全面替代变压器在日常生活中的应用，特别是在数显表、智能电表以及手机充电器等领域。当前，国家正在大力推动智能电网建设，这进一步提高了对电能表性能的要求，预示着开关电源在电能表上的应用将逐渐增多。

60反转式串联开关电源

与传统串联式开关电源不同，反转式串联开关电源输出的是负电压，即电压极性与常规的正电压相反。此外，由于储能电感L仅在开关K断开时向负载提供电流，因此在相同条件下，反转式串联开关电源的输出电流仅为串联式开关电源的一半。

70PFC电源与开关电源的差异解析

PFC电源，即功率因数校正电源，旨在改善电源的功率因数，减少谐波对电网的污染。而开关电源，则是一种通过高频开关技术进行电能转换的电源，其发展方向是轻便、小巧、高效等。两者在功能和应用上有着显著的不同。在PFC开关电源中，开关稳压电源扮演着至关重要的角色。尽管PFC中的开关稳压电源与普通开关稳压电源在功能上相似，但它们的供电方式有所不同。普通开关稳压电源依赖V整流供电，而PFC稳压开关电源则采用B+PFC供电方式。在整流过程中，不加入滤波电容器，直接将未经滤波的脉动正半周电压作为斩波器的供电源。斩波器通过一系列的“开关”工作，将脉动的正电压“斩”成特定的电流波形，其特点在于：、斩波器输出的电流波形是断续的，其包络线与电压波形保持一致，且二者相位相同。2、经过斩波器的处理，半波脉动的直流电被转换为高频（由斩波频率决定，约为00KHz）的“交流”电。此高频“交流”电需经再次整流后，方可被后级的PWM开关稳压电源所利用。3、从整体供电来看，该系统实现了交流电压与交流电流的同相位，同时确保了电压波形和电流波形均呈现正弦形态。这不仅解决了功率因素补偿的问题，还有效地降低了电磁兼容（EMC）和电磁干扰（EMI）的影响。

在斩波器输出的高频“交流”电经过整流二极管整流及滤波后，转换为直流电压（通常称为B+PFC，例如TPW-42即为此类），该直流电压通常高于原V交流整流滤波后的+V。这是由于采用了高电压设计，使得电感线径更细、线路压降更小、滤波电容容量更低，同时滤波效果更佳，从而降低了对后级PWM开关管的要求。

目前，PFC开关电源中的斩波管（K）有两种主要工作模式：、在连续导通模式（CCM）下，斩波器的开关管保持恒定的工作频率，而其导通占空比则根据被斩波电压的幅度进行动态调整。2、与连续导通模式不同，不连续导通模式（DCM）中，斩波开关管的工作频率会随着被斩波电压的大小而变化，且每个开关周期内“开”与“关”的时间是相等的。值得注意的是，功率因素校正开关电源中的PFC开关电源部分与PWM开关电源部分的激励信号均由一块集成电路协同处理，实现了一体化的设计。

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