【導讀】電源設計者如今麵臨兩個主要問題：消除有害的輸入諧波電流和確保功率因數盡可能地接近於1。有害的諧波電流會導致傳輸設備過熱
，並帶來後續必須解決的幹擾難題
；這兩者也會對電路的尺寸和/或效率產生不利影響。

電源設計者如今麵臨兩個主要問題：消除有害的輸入諧波電流和確保功率因數盡可能地接近於1。有害的諧波電流會導致傳輸設備過熱，並帶來後續必須解決的幹擾難題；這兩者也會對電路的尺寸和/或(huo)效(xiao)率(lv)產(chan)生(sheng)不(bu)利(li)影(ying)響(xiang)。如(ru)果(guo)施(shi)加(jia)在(zai)線(xian)路(lu)上(shang)的(de)負(fu)載(zai)不(bu)是(shi)純(chun)電(dian)阻(zu)性(xing)的(de)，輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)和(he)電(dian)流(liu)波(bo)形(xing)之(zhi)間(jian)將(jiang)產(chan)生(sheng)相(xiang)移(yi)，從(cong)而(er)增(zeng)加(jia)視(shi)在(zai)功(gong)率(lv)並(bing)降(jiang)低(di)傳(chuan)輸(shu)效(xiao)率(lv)。如(ru)果(guo)非(fei)線(xian)性(xing)負(fu)載(zai)使(shi)輸(shu)入(ru)電(dian)流(liu)波(bo)形(xing)失(shi)真(zhen)，則(ze)會(hui)引(yin)起(qi)電(dian)流(liu)諧(xie)波(bo)，從(cong)而(er)進(jin)一(yi)步(bu)降(jiang)低(di)傳(chuan)輸(shu)效(xiao)率(lv)並(bing)將(jiang)幹(gan)擾(rao)引(yin)入(ru)市(shi)電(dian)電(dian)網(wang)。

如ru果guo要yao解jie決jue這zhe些xie問wen題ti，需xu要yao了le解jie功gong率lv變bian換huan的de基ji本ben原yuan理li。電dian源yuan當dang中zhong通tong常chang將jiang來lai自zi牆qiang上shang插cha座zuo的de交jiao流liu電dian壓ya連lian接jie至zhi整zheng流liu電dian路lu，整zheng流liu管guan將jiang交jiao流liu電dian壓ya轉zhuan換huan為wei固gu定ding極ji性xing的de交jiao流liu信xin號hao且qie其qi峰feng值zhi電dian壓ya等deng效xiao於yu一yi個ge固gu定ding的deVDC電壓。該信號被饋入一個大電容
，構成一個濾波器，可以平滑電壓波形中的紋波。新產生的DC信號被饋送到電源的DC/DC變換器級，以實現最終輸出所需的低壓DC。 

如(ru)果(guo)我(wo)們(men)回(hui)到(dao)原(yuan)來(lai)的(de)整(zheng)流(liu)級(ji)看(kan)波(bo)形(xing)，輸(shu)入(ru)交(jiao)流(liu)電(dian)壓(ya)是(shi)一(yi)個(ge)傳(chuan)統(tong)的(de)正(zheng)負(fu)極(ji)交(jiao)替(ti)的(de)對(dui)稱(cheng)正(zheng)弦(xian)波(bo)。然(ran)而(er)
，輸(shu)入(ru)電(dian)流(liu)表(biao)現(xian)為(wei)一(yi)係(xi)列(lie)尖(jian)峰(feng)
，隨(sui)著(zhe)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)的(de)升(sheng)高(gao)而(er)增(zeng)大(da)。這(zhe)是(shi)因(yin)為(wei)二(er)極(ji)管(guan)導(dao)通(tong)（因此電流流動）隻會在大電容充電時發生
，此時VAC輸入電壓超過存儲在電容上的DC電壓。當VAC低於存儲的電容電壓時，存儲在大電容上的電荷將支持電源的輸出。在此期間，能量從電容轉移到負載，這會導致電容電壓下降。一旦AC電壓再次超過儲能電容上的（現在較低的）電壓

，電容就會重新充電。這種短的充電窗口意味著輸入電流以三角形脈衝而不是正弦波的形式提供。

圖1：整流級的輸入電流表現為一係列包含大量諧波成分的尖峰信號
，這會汙染AC線路

這種尖峰電流波形由一係列工頻諧波組成。諧波含量受到為保護配電網絡而製定的各種國家和國際法規的限製。圖1所示電路的功率因數往往非常低
，約為0.5，與理想的1相去甚遠。

這個問題可以通過幾種不同的方式來解決。最簡單的方法是添加一個電感來抵消電路的電容分量 - 這(zhe)種(zhong)技(ji)術(shu)稱(cheng)為(wei)無(wu)源(yuan)功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)校(xiao)正(zheng)。然(ran)而(er)，無(wu)源(yuan)功(gong)率(lv)校(xiao)正(zheng)的(de)作(zuo)用(yong)有(you)限(xian)。在(zai)具(ju)有(you)高(gao)功(gong)率(lv)輸(shu)出(chu)的(de)應(ying)用(yong)中(zhong)
，所(suo)需(xu)電(dian)感(gan)的(de)物(wu)理(li)尺(chi)寸(cun)使(shi)其(qi)不(bu)切(qie)實(shi)際(ji)。在(zai)這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)下(xia)，通(tong)常(chang)使(shi)用(yong)有(you)源(yuan)PFC電路來使電路的功率因數更接近於1

，而不會對電路的尺寸產生負麵影響。有源功率因數校正由PFC二極管、電感和MOSFET組成。MOSFET用作高頻開關，由執行功率因數校正算法的控製器驅動。 

開關電路強製輸入電流跟隨整流後的VAC輸入
，並再次變為適當的正弦波。理想情況下，正弦波具有低失真，以消除可汙染AC線路的諧波電流。由於電壓和電流波形同相，功率因數也上升到接近理想值1。

圖2：具有有源功率因數校正功能的整流級將輸入電流變為正弦波

實現有源PFC電路的一個簡單方法是使用Power Integrations的HiperPFS-4解決方案（見圖3）。HiperPFS-4器件包括一個超低反向恢複電荷二極管，通過最大限度地減少二極管的轉換損耗來實現高效率。它還具有可降低導通損耗的低RDS(ON)MOSFET和集成了許多安全功能的高級連續導通模式控製器。 

圖3：Power Integrations的HiperPFS-4

HiperPFS-4器件同時集成了功率因數校正二極管、MOSFET和(he)控(kong)製(zhi)器(qi)


，這(zhe)種(zhong)高(gao)集(ji)成(cheng)度(du)有(you)助(zhu)於(yu)縮(suo)短(duan)開(kai)發(fa)時(shi)間(jian)並(bing)加(jia)快(kuai)上(shang)市(shi)速(su)度(du)。將(jiang)關(guan)鍵(jian)元(yuan)件(jian)集(ji)成(cheng)在(zai)一(yi)個(ge)封(feng)裝(zhuang)內(nei)的(de)另(ling)一(yi)個(ge)優(you)勢(shi)是(shi)最(zui)大(da)限(xian)度(du)地(di)減(jian)少(shao)連(lian)線(xian)中(zhong)的(de)寄(ji)生(sheng)電(dian)感(gan)。電(dian)路(lu)電(dian)感(gan)的(de)降(jiang)低(di)有(you)助(zhu)於(yu)降(jiang)低(di)PFC二極管兩端的電壓應力和MOSFET的峰值漏源極電壓，從而提高電路的可靠性。此外

，所使用的二極管具有軟恢複特性，可減少振鈴
，從而降低EMI。將二極管和MOSFET集成在一個封裝內可顯著減小環路大小，進一步降低EMI。  

圖4：HiperPFS-4器件在同一個封裝內集成了用於有源功率因數校正的關鍵元件
，以最大限度地減少連線中的寄生電感，從而降低功率開關上的di/dt感應電壓應力

總結

有源功率因數校正是減少有害的輸入諧波電流和提高功率因數的最佳方法。Power Integrations開發了HiperPFS-4jiejuefangan，jiangyouyuangonglvyinshuxiaozhengsuoxudeguanjianyuanjianjichengdaotongyigefengzhuangnei。zhezhongfangankedafujianshaoshurudianliuxiebobingtigaogonglvyinshu，tongshijiejuelezaichuantongdianlushejichangjiandexuduobujuwenti，lirujiangdidianyayingli、EMI和寄生損耗。  

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