Hi，大家好，隨著越來越多的電子設備接入電網，這大大的增加了電網的失真幾率，也增加了配電網產生問題的風險。為了使得這些問題得到緩解，就需要電源設計需要先進的功率因素矯正（PFC）電路來滿足嚴格的功率因素（PF）標準。『良好的功率因數校正電路對任何現代設計都至關重要，因為功率因數較差的設備效率也低下，而且會為電網帶來不必要的壓力，並可能給其他連網設備帶來問題。
位移對功率因數的影響相對較容易解決，因為電容使相位前移，而電感使相位後移。如果系統的電流波形滯後於電壓，則只需在電路中添加一個具有適當阻抗的電容，即可將電流波形的相位前移，直至與電壓同相，下圖為無 PFC 的低 PF 功率傳輸和功率因數校正後的功率傳輸。 相比補償線性電路中的位移因數，改善非線性電路中常出現的系統失真因數要複雜很多。一般有兩種選擇，一種是無源 PFC 在輸入處添加濾波器來減少注入電網的諧波數量，它使用低通濾波器來濾除高次諧波。在實際應用中，這種方法改善設備功率因數的效率較低，也不適用於大功率方案，因為添加的電容和電感會造成效率、尺寸和重量方面的損耗。它通常不會用於功率超過數百瓦的應用。另一種是有源功率因數校正。這種方法可以改變電流波形的形狀，使其跟隨電壓。 這樣，諧波被移到更高的頻率上，因而更容易被濾除。下面是幾種常見的 PFC 拓撲及其各自的工作原理。 最簡單的升壓 PFC 是最常見的功率因數校正拓撲由電感、電晶體和二極體組成。這種拓撲除了採用整流二極體橋將交流電壓轉換為直流電壓之外，還包含了升壓變換器。 升壓變換器將電壓提升至一個較高的值，這降低了輸出電壓紋波，同時將電流整形為正弦。 功率因數的校正僅通過一個升壓變換器即可實現，但設計人員通常會將相互之間存在相移的兩個或多個變換器並聯連接使用。這種交錯 PFC 連接可以提高效率，同時降低輸入電流紋波。 二、圖騰柱無橋 PFC 將新型半導體材料尤其是碳化矽 （SiC） 應用於功率開關，可以使之前受制於矽的熱特性與電特性而無法實現的設計變得可行。其中之一即為無橋圖騰柱拓撲，該拓撲集成了整流和升壓級，並提供兩個以不同頻率工作的開關支路。  （圖片作者：MPS 芯源系統；圖片來源：https://zhuanlan.zhihu.com/p/559361765） 第一個分支稱為慢速分支（SD1 和 SD2），以電網頻率（例如 50Hz 至 60Hz 之間）換向。 它採用傳統矽開關，主要負責對輸入電壓進行整流。第二個分支稱為快速分支（Q1 和 Q2），主要在提升電壓的同時對電流整形，該分支需要以極高的頻率（約 100kHz）進行切換。具有較高頻率的高功率切換會給開關帶來更大的熱應力和電應力，變換器需要利用寬禁帶半導體器件（例如 SiC 和 GaN MOSFETS）才能安全高效地工作。下圖為圖騰柱無橋 PFC 拓撲的工作原理。 與交錯式升壓變換器相比，這種拓撲通常能改善性能。但額外的有源開關使控制電路變得更加複雜，這個問題通常可以採用集成式圖騰柱控制器得到緩解。 三、交錯圖騰柱 PFC
【1】02常用PFC拓撲對比：https://zhuanlan.zhihu.com/p/606649655； |
