8 PFC

8.1 基本概念

PFC電路，即功率因數校正（Power Factor Correction）電路，是一種用于提高交流電源系統功率因數的技術裝置。

電源加入PFC后的優勢：

1. 提高能源效率：減少無功損耗，提高有功功率占比，提升設備整體效率。
2. 降低線路損耗：減少線路發熱和壓降，提高變壓器利用率。
3. 減少諧波干擾：減少對電網和其他敏感設備的電磁干擾。
4. 符合標準：滿足國際能效標準如IEC和EN6100055050的規定。

8.1.1 功率因數

功率因數是衡量交流電源系統中負載電流與電壓之間相位差以及無功功率占比的一個參數，理想情況下，功率因數應為1，表示負載電流與電壓完全同相且無無功功率消耗。

8.1.2 功率因數偏低帶來的影響

1. 效率降低：低功率因數意味著相同的有功功率輸出需要更大的電流，增加了輸電線路上的電能損耗。

2. 電網負擔加重：電流增大導致輸電線纜、變壓器等電力設施的負荷增大，可能需要升級電網設備以承載額外的電流。

3. 諧波污染：非線性負載（如開關電源、變頻器等）產生的非正弦電流含有大量諧波，對電網造成污染，影響其他設備的正常工作，并可能導致電網穩定性下降。

PFC電路的主要目的是通過調整負載電流的波形，使之盡可能與電壓波形同步，從而提高功率因數，減少無功功率，降低電網損耗，減輕電網負擔，抑制諧波，提高整個電力系統的效率和穩定性。

8.1.3 特點

當$U_{ac}<U_C$，有負載工作，二極管截止，導致輸入電流的高幅值尖峰脈沖。

想讓輸入電壓與電流同相位，可以使用Boost-PFC電路。

調整Mos管，使輸出電壓為整流電壓加電感電壓。此時，$U_{ac}>U_C$即可使二極管一直導通，不存在截止狀態。

就得到近似輸入電壓與電流的同相位了。

8.2 有源功率因數校正原理

以boost型PFC電路為例，介紹其控制技術。
根據這個電感電流是否連續pfc電路的工作模式可以分為不連續導電模式和連續導電模式。

8.2.1不連續工作模式的矯正原理

在輸出功率小于200瓦的pfc電路中，多采用不連續導電工作模式。常用的控制技術有恒頻控制技術和恒導通時間控制技術。

Boost型PFC不連續工作模式（DCM）電路控制原理如下：

工作過程

• 開關器件導通階段：當開關器件（如MOSFET）導通時，電源電壓開始為電感充電。電流從電源正極流經電感，經過開關器件，再流回電源的負極。在此過程中，電感電流逐漸上升，電感儲存能量。同時，輸出電容為負載提供電流，維持輸出電壓的穩定。
• 開關器件關斷階段：當開關器件關斷時，電感中的電流由于無法突變，將通過二極管繼續流動，形成一個新的回路。電流從電感出發，經過二極管，流向輸出電容和負載，最終回到電源的負極。在此階段，電感釋放儲存的能量，為負載提供電流。隨著能量的釋放，電感電流逐漸減小，直至降至零。此時，二極管截止，電感電流保持為零，直到下一個周期開始。

控制邏輯

• 反饋控制：控制邏輯主要基于輸出電壓和電感電流的反饋。控制電路實時監測輸出電壓和電感電流的變化，根據預設的閾值和條件調整開關器件的導通與關斷時間。
• 維持輸出電壓穩定：控制電路可以確保電感電流在達到峰值后及時關斷開關器件，避免不必要的能量損耗。同時，它還可以根據負載變化調整開關周期和占空比，以維持輸出電壓的穩定。例如，當負載加重時，控制電路會增加開關器件的導通時間或縮短開關周期，使電感儲存更多的能量，從而維持輸出電壓不變。
• 功率因數校正：通過控制開關器件的導通時間，使輸入電流在每個開關周期內的平均值與輸入電壓成正比，且相位相同，從而實現功率因數校正。在不連續工作模式下，電感電流在每個開關周期內都有一段為零的時間，這使得輸入電流可以更好地跟蹤輸入電壓的波形，減少電流諧波，提高功率因數。

恒頻控制技術

Boost型PFC不連續工作模式電路恒頻控制原理如下：

控制目標

• 功率因數校正：使輸入電流波形跟蹤輸入電壓波形，實現功率因數接近$1$，降低電網無功功率損耗，減少諧波污染。
• 穩定輸出電壓：確保在不同輸入電壓和負載條件下，輸出電壓保持在設定的穩定值。

控制關鍵要素

• 開關管控制：通過控制開關管的導通時間$t_{on}$和開關周期$T$來實現恒頻控制，開關頻率$f=\frac{1}{T}$保持恒定。
• 電壓電流采樣：對輸入電壓$u_{in}$、輸出電壓$u_{out}$和輸入電流$i_{in}$進行實時采樣，為控制電路提供反饋信號。

控制過程

• 電壓環控制：將采樣得到的輸出電壓$u_{out}$與設定的輸出電壓參考值$u_{ref}$進行比較，得到電壓誤差信號$\Delta u=u_{ref}?u_{out}$。該誤差信號經過電壓調節器（如PI控制器）調節，輸出一個電流參考信號$i_{ref}$，其大小與輸出電壓的偏差成正比，用于控制輸入電流，以維持輸出電壓的穩定。
• 電流環控制：將采樣得到的輸入電流$i_{in}$與電流參考信號$i_{ref}$進行比較，得到電流誤差信號$\Delta i=i_{ref}?i_{in}$。該誤差信號經過電流調節器（如PI控制器）調節，生成用于控制開關管導通時間的占空比信號$D$。當輸入電流小于參考電流時，增加開關管的導通時間，使電感存儲更多能量，進而增加輸入電流；反之，減小開關管的導通時間。
• 占空比計算與控制：根據輸入電壓$u_{in}$、輸出電壓$u_{out}$以及電流誤差信號等，通過特定的算法計算出開關管的占空比$D$。在恒頻控制下，開關周期$T$固定，開關管的導通時間$t_{on}=D\times T$。控制電路根據計算出的導通時間$t_{on}$，在每個開關周期內控制開關管的導通與關斷，使電路工作在恒頻狀態。

實現方式

• 控制芯片：通常采用專門的PFC控制芯片來實現恒頻控制，這些芯片內部集成了電壓采樣、電流采樣、誤差放大、PWM生成等功能模塊，能夠根據輸入的反饋信號精確地控制開關管的導通與關斷。
• 驅動電路：將控制芯片生成的PWM信號轉換為適合驅動開關管的信號，確保開關管能夠快速、穩定地導通和關斷，同時提供必要的電氣隔離和保護功能。

公式

在PFC電路的不連續工作模式下，恒頻控制技術的電感電流和電壓的關系公式主要如下：

電感電流上升階段

• 電流公式：$i_L(t)=i_{L0}+\frac{V_{in}}{L}t$，$0\le t\le D{T}_s$。其中$i_{L0}$是電感電流初始值，一般在不連續模式下，開關管導通前電感電流為0，即$i_{L0}=0$；$V_{in}$是輸入電壓；$L$是電感值；$t$是時間；$D$是占空比；$T_s$是開關周期。
• 電感電流上升到峰值：$i_{Lpeak}=\frac{V_{in}}{L}D{T}_s$

電感電流下降階段

• 電流公式：$i_L(t)=i_{Lpeak}?\frac{V_o?V_{in}}{L}(t?D{T}_s)$，$D{T}_s<t\le T_s$。其中$V_o$是輸出電壓。
• 下降到零的時間：由$i_L(T_s)=0$，可得$T_{off}=\frac{L{i}_{Lpeak}}{V_o?V_{in}}$，$T_{off}$是電感電流下降時間，且$T_{off}=T_s?D{T}_s$。

輸入輸出關系與電感電流平均值

• 電感伏秒平衡：$V_{in}D{T}_s=(V_o?V_{in})(1?D)T_s$，可推出$V_o=\frac{V_{in}}{1?D}$。
• 電感電流平均值：$I_{Lavg}=\frac{1}{2}{i}_{Lpeak}D=\frac{V_{in}{D}^2{T}_s}{2L}$。假設PFC電路的輸入功率為$P_{in}$，輸出功率為$P_o$，在理想情況下$P_{in}=P_o$，$P_{in}=V_{in}{I}_{Lavg}$，$P_o=V_o{I}_o$，$I_o$是輸出電流，結合前面公式可進一步推導輸入輸出電流等關系。

1. 基本原理：電感的電壓 - 電流關系
   • 根據電感的基本特性，電感兩端的電壓$v_L(t)$和流過電感的電流$i_L(t)$滿足關系式$v_L(t)=L\frac{d{i}_L(t)}{dt}$，其中$L$是電感值。
   • 在電感電流上升階段，假設電感兩端的電壓為$V_{in}$（這里忽略電感內阻等其他因素的影響）。
2. 求解微分方程得到電流公式
   • 已知$v_L(t)=V_{in}$，則由$v_L(t)=L\frac{d{i}_L(t)}{dt}$可得$V_{in}=L\frac{d{i}_L(t)}{dt}$。
   • 對這個微分方程進行求解，將其變形為$\frac{d{i}_L(t)}{dt}=\frac{V_{in}}{L}$。
   • 兩邊同時對時間$t$積分，得到$i_L(t)=\int \frac{V_{in}}{L}dt$。
   • 積分結果為$i_L(t)=\frac{V_{in}}{L}t+C$，其中$C$是積分常數。
   • 當$t=0$時，$i_L(0)=i_{L0}$，將$t=0$代入$i_L(t)=\frac{V_{in}}{L}t+C$，可得$i_{L0}=C$。
   • 所以，電感電流上升階段的電流公式為$i_L(t)=i_{L0}+\frac{V_{in}}{L}t$。

Boost電路和boost pfc電路的聯系和區別

Boost電路和Boost PFC電路的聯系和區別如下：

聯系

• 拓撲結構相似：Boost PFC電路以Boost電路為基礎，都包含電感、開關管、二極管和輸出電容等基本元件。二者在開關管導通與關斷時，電感、二極管和電容的工作過程相似，都利用電感儲能和釋能特性實現電壓提升。
• 電壓提升功能一致：主要目的都是將輸入直流電壓升高到高于輸入的直流輸出電壓，以滿足負載對更高電壓的需求。
• 控制基礎相同：都需要通過控制開關管的導通和關斷來實現電路功能，且控制信號通常都由PWM信號產生電路提供，通過調節PWM信號的占空比來控制開關管的導通時間，進而控制電路的工作狀態。

區別

• 控制目標不同：Boost電路主要目標是穩定輸出電壓，確保輸出電壓在不同負載和輸入電壓條件下保持在設定值。Boost PFC電路除穩定輸出電壓外，更關鍵是實現功率因數校正，使輸入電流波形跟蹤輸入電壓波形，讓功率因數接近1。
• 電感電流特性不同：Boost電路正常工作時，電感電流在穩定狀態下是一個恒定的直流。Boost PFC電路中，電感電流是類似整流后的饅頭波電流，不是恒定直流。
• 電路結構復雜程度不同：Boost電路結構簡單，由基本的電感、開關管、二極管、輸出電容和負載等組成。Boost PFC電路在Boost電路基礎上，增加了輸入電壓采樣電路、輸入電流采樣電路、PFC控制芯片等用于采樣和控制的電路模塊。
• 控制方式不同：Boost電路常采用電壓單環反饋控制，通過采樣輸出電壓與參考電壓比較，誤差信號經控制器調節控制開關管占空比穩定輸出電壓。Boost PFC電路采用電壓環和電流環雙環控制，電壓環輸出作為電流環的參考，電流環控制輸入電流跟蹤參考電流，使輸入電流跟蹤輸入電壓波形。
• 應用場景不同：Boost電路用于需要將低電壓升高到固定高電壓的場合，如電池升壓供電、DC-DC變換器等。Boost PFC電路用于對功率因數要求較高的電子設備中，如開關電源、充電器、LED照明驅動等。

恒導通時間控制

PFC電路不連續工作模式的恒導通時間控制原理如下：

基本工作原理

• 開關管控制：在PFC電路中，主要通過控制開關管的導通與關斷來實現功率因數校正。在不連續工作模式的恒導通時間控制中，開關管的導通時間$T_{on}$被設定為一個固定值，不隨輸入電壓、負載等因素的變化而改變。
• 電感電流變化：當開關管導通時，電感電流$i_L$開始上升，由于電感的特性$v_L(t)=L\frac{d{i}_L(t)}{dt}$，在恒導通時間$T_{on}$內，電感電流上升斜率為$\frac{V_{in}}{L}$，電感電流線性上升，上升到峰值$i_{Lpeak}=\frac{V_{in}}{L}{T}_{on}$。
• 開關管關斷：當達到設定的恒導通時間$T_{on}$后，開關管關斷，電感電流開始下降，此時電感通過二極管向負載和輸出電容釋放能量，電感電流下降斜率為$?\frac{V_o?V_{in}}{L}$，直到電感電流下降到零，進入下一個開關周期。

實現功率因數校正的原理

• 輸入電流整形：通過固定開關管的導通時間，使電感電流在每個開關周期內的上升階段保持固定的變化規律。在整個輸入電壓周期內，電感電流的平均值與輸入電壓成正比，從而使輸入電流波形能夠跟蹤輸入電壓波形，實現輸入電流的整形，提高功率因數。
• 輸出電壓穩定：在恒導通時間控制下，當輸出電壓$V_o$發生變化時，通過控制開關管的關斷時間來調節電感向輸出端釋放的能量。當$V_o$升高時，電感電流下降時間縮短，反之則延長，從而維持輸出電壓的穩定。

這不就是變頻

控制電路的作用

• 檢測與比較：控制電路需要實時檢測輸入電壓$V_{in}$、輸出電壓$V_o$和電感電流$i_L$等信號。將檢測到的信號與設定的參考值進行比較，根據比較結果來控制開關管的導通和關斷。
• 驅動信號生成：根據檢測和比較的結果，控制電路生成具有固定導通時間的驅動信號，驅動開關管工作。同時，還可以根據需要加入一些保護功能，如過流保護、過壓保護等，以確保電路的安全可靠運行。

8.2.2 連續工作模式校正原理

連續與不連續工作模式區別

1. 電感電流工作狀態

   • 連續工作模式（CCM）
     • 在PFC控制電路的連續工作模式下，電感電流在一個開關周期內不會下降到零。電感電流是連續的，從一個周期過渡到下一個周期時，始終有電流流過電感。例如，在一個開關周期內，當開關管導通時，輸入電壓加在電感兩端，電感電流線性上升；開關管關斷后，電感電流通過二極管續流，線性下降，但在下降過程中不會降為零，就開始下一個周期的上升階段。
   • 非連續工作模式（DCM）
     • 而在非連續工作模式中，電感電流在每個開關周期內都會下降到零。具體來說，開關管導通時，電感電流從初始值（通常為零）開始上升，達到峰值后，開關管關斷，電感電流通過二極管向負載和輸出電容釋放能量，直到電感電流下降到零，然后才開始下一個開關周期。

2. 輸入電流波形

   • 連續工作模式
     • 輸入電流波形更接近正弦波，這是因為電感電流連續使得其能夠更好地跟蹤輸入電壓的變化。通過適當的控制策略，如平均電流模式控制等，可以使輸入電流的平均值與輸入電壓同相位，從而有效提高功率因數。例如，在一個完整的交流輸入電壓周期內，輸入電流的包絡線能夠很好地跟隨輸入電壓的波形變化，對電網的諧波污染較小。
   • 非連續工作模式
     • 輸入電流波形是不連續的脈沖序列。每個脈沖對應一個開關周期內電感電流的上升階段，由于電感電流在周期內會下降到零，導致輸入電流在時間軸上出現間隙，與連續工作模式相比，其波形的正弦度較差，諧波含量相對較高。不過，在一些對功率因數要求不是特別高的場合，這種模式仍然可以滿足基本需求。

3. 電路性能特點

   • 連續工作模式
     • 功率因數校正效果好：由于輸入電流波形更接近正弦波，所以在連續工作模式下，功率因數校正效果通常優于非連續工作模式。可以將功率因數提高到接近1的水平，對電網的電能質量有很好的改善作用。
     • 輸出紋波小：電感電流的連續性使得輸出電流和電壓的紋波相對較小。在輸出端，電容的充放電過程比較平穩，輸出電壓的波動范圍小，這對于對輸出電壓穩定性要求較高的負載（如精密電子設備）是非常有利的。
     • 對電感要求高：為了保證電感電流連續，需要選擇合適的電感值。電感值過小可能導致電感電流在開關周期內下降到零，進入非連續工作模式；而電感值過大可能會增加成本、體積，并且會降低電路的動態響應速度。
   • 非連續工作模式
     • 電路結構簡單：非連續工作模式的電路相對簡單，控制方法也較為容易實現。因為不需要保證電感電流的連續性，所以在電感的設計和選擇上有更大的靈活性，電感值可以相對較小。
     • 適用于中小功率場合：在中小功率應用中，非連續工作模式具有一定的優勢。由于其開關損耗主要集中在電感電流上升階段，在中小功率情況下，這種開關損耗相對較小，并且可以通過合理選擇開關頻率等參數來進一步優化效率。不過，其功率因數和輸出紋波性能相對連續工作模式較差。

連續與不連續應用場景

確定PFC控制電路應工作于連續模式還是非連續模式，需要綜合考慮以下因素：

功率等級

• 連續模式：通常適用于200W以上的大功率場合。在大功率下，連續模式的電感電流連續，開關管的電流應力相對較小，可降低導通損耗，且能更好地跟蹤輸入電壓變化，實現較高的功率因數，如工業電源、大功率服務器電源等一般采用連續模式。
• 非連續模式：一般用于75-200W的中小功率范圍。在中小功率應用中，電路結構簡單，開關損耗主要集中在電感電流上升階段，整體損耗相對較小，設計成本也較低，像小功率適配器、液晶電視電源等常工作在非連續模式。

輸出電壓紋波要求

• 連續模式：電感電流連續，輸出電容的充放電過程平穩，輸出電壓紋波較小，適合對輸出電壓穩定性要求高的負載，如精密電子設備、通信設備等。
• 非連續模式：電感電流在每個周期內會降為零，輸出電壓紋波相對較大。若對紋波要求不苛刻，且可通過增加輸出電容或采用更好的濾波措施來滿足要求時，可考慮非連續模式。

電磁干擾（EMI）特性

• 連續模式：開關頻率相對固定，電流連續，EMI相對容易控制，可通過合理設計濾波器等措施來滿足EMI標準，在對電磁兼容性要求高的場合優勢明顯，如醫療設備、航空航天設備等。
• 非連續模式：開關頻率隨負載變化，電流不連續，會產生較大的電流尖峰，導致EMI問題相對嚴重，需要較大尺寸的EMI濾波器，增加了成本和體積。但在一些對EMI要求較低的消費類電子產品中仍可應用。

電路成本和復雜度

• 連續模式：為保證電感電流連續，需要較大的電感值和較高的開關頻率，對電感、開關管等器件要求高，控制電路復雜，成本較高。
• 非連續模式：電感設計和選擇靈活，電感值可較小，控制方法簡單，電路結構簡單，成本低，尤其適用于對成本敏感的應用場合。

動態響應要求

• 連續模式：電感儲能效率高，對負載和輸入電壓變化的動態響應速度快，能快速調整輸出電壓和電流，適用于負載變化頻繁、對動態性能要求高的系統，如電動汽車充電器等。
• 非連續模式：在輕載到重載的過渡過程中，由于電感電流的斷續特性，動態響應相對較慢。但在負載變化不大的情況下，能滿足基本的動態性能要求。

基本控制方式

PFC控制電路連續工作模式下，基本的控制方式如下：

峰值電流控制

• 工作原理：通過快速模擬比較器實時檢測電感電流的峰值，當電感電流達到設定的峰值參考電流時，立即關斷開關管。在每個開關周期內，電感電流從某一初始值開始上升，當達到峰值后開關管關斷，電感電流下降，下一個周期再重復此過程。通常需要一個時鐘信號來確定開關管的開通時刻，保證開關頻率的穩定性。
• 優點：控制簡單，響應速度快，能夠快速跟蹤輸入電壓和負載的變化，對輸入電流的峰值進行有效控制。具有較好的過流保護能力，當電感電流超過設定峰值時，可及時關斷開關管，保護電路元件。
• 缺點：對噪聲敏感，電流檢測信號中的噪聲可能導致比較器誤動作，使開關管的控制出現偏差。需要額外的斜率補償電路，以防止在占空比大于50%時出現系統不穩定的情況。

平均電流控制

• 工作原理：通過一個增益調節器，將電壓誤差信號放大器輸出的信號與參考電流進行處理，得到一個控制信號，該信號用于控制電流放大器，進而控制開關管的導通和關斷，使電感電流的平均值跟蹤輸入電壓的變化。電壓誤差信號放大器將穩定的參考電壓與升壓二極管之后的輸出電壓的一部分進行比較，產生誤差信號，增益調節器將該誤差信號與參考電流進行運算，得到的結果作為電流放大器的輸入。
• 優點：對輸入電流的平均值進行控制，能使輸入電流更接近正弦波，功率因數校正效果好，諧波含量低。具有較好的穩定性和抗干擾能力，對噪聲的敏感度相對峰值電流控制較低。
• 缺點：控制電路相對復雜，需要多個誤差放大器、增益調節器等電路模塊，增加了設計和實現的難度。動態響應速度相對較慢，在負載或輸入電壓快速變化時，電感電流的平均值跟蹤速度可能不如峰值電流控制快。

滯環控制

• 工作原理：設定一個電感電流的滯環寬度，當電感電流上升到滯環上限時，關斷開關管；當電感電流下降到滯環下限時，開通開關管。通過這種方式，使電感電流在一個滯環范圍內波動，實現對輸入電流的控制。
• 優點：不需要時鐘信號來確定開關頻率，開關頻率會根據負載和輸入電壓的變化自動調整，具有較好的動態響應能力。控制邏輯簡單，易于實現，對電路參數的變化不敏感，具有較好的魯棒性。
• 缺點：開關頻率不固定，會在一定范圍內變化，給電磁干擾（EMI）的抑制帶來困難，需要設計更復雜的EMI濾波器。在輕載時，開關頻率可能會降低到很低的水平，導致電感電流紋波增大，影響功率因數校正效果。

輸入電流整形控制

• 工作原理：按照誤差信號放大器輸出電壓改變內斜坡的斜度，而電流傳感信息和斜坡信號被用于確定開啟時間。當電流傳感電壓達到內斜坡信號時PFC開關開啟，一個內部時鐘信號會關閉開關。
• 優點：不需要輸入電壓信息和乘法器（增益調節器），簡化了電路結構，降低了成本。
• 缺點：對電流傳感精度要求較高，電流傳感誤差可能會影響輸入電流的整形效果。控制性能相對傳統平均電流模式等可能稍差，在一些對功率因數校正精度要求極高的場合可能不太適用。

峰值電流控制

PFC控制電路連續工作模式下的峰值電流控制是一種常用的控制策略，以下是其詳細介紹：

工作原理

• 雙環控制結構：一般采用電壓外環和電流內環的雙環控制。電壓外環將輸出電壓與給定的參考電壓進行比較，通過誤差放大器產生一個代表輸出電壓誤差的信號。該信號作為電流內環的參考信號，與經過處理的輸入電壓信號相乘，得到電流指令信號，用于控制電流內環。
• 電流內環控制：電流內環實時檢測開關管或電感的電流。在每個開關周期開始時，開關管導通，電感電流線性上升。當檢測到的電感電流峰值達到由電壓外環和輸入電壓共同確定的電流指令信號值時，通過比較器等電路立即關斷開關管，使電感電流下降。下一個開關周期重復此過程，從而實現對電感電流峰值的控制，使輸入電流跟蹤輸入電壓的波形變化，達到功率因數校正的目的。

電路組成

• 電壓檢測電路：用于采樣輸出電壓，將輸出電壓的實際值反饋給電壓外環的誤差放大器，以便與參考電壓進行比較。
• 電流檢測電路：通常采用電阻采樣或電流互感器等方式，對開關管電流或電感電流進行實時檢測，為電流內環提供反饋信號。
• 誤差放大器：包括電壓誤差放大器和電流誤差放大器。電壓誤差放大器用于產生電壓外環的誤差信號，電流誤差放大器可對電流內環的誤差信號進行放大和處理。
• 乘法器：將電壓誤差放大器的輸出信號與輸入電壓檢測信號相乘，生成電流指令信號，作為電流內環的參考信號。
• 比較器：將檢測到的電感電流峰值與電流指令信號進行比較，當電感電流峰值達到指令信號值時，輸出信號控制開關管的關斷。
• PWM發生器：根據比較器的輸出信號和時鐘信號，產生控制開關管導通和關斷的PWM信號，決定開關管的工作狀態。

性能特點

• 優點：響應速度快，能快速跟蹤輸入電壓和負載的變化，及時調整電感電流峰值，使輸入電流快速適應變化，在負載突變等情況下表現出良好的動態性能；控制簡單，硬件電路相對容易實現，不需要復雜的算法和大量的計算資源，成本較低；具有天然的過流保護能力，當電感電流由于某種原因異常增大超過設定的峰值時，開關管會及時關斷，保護電路中的其他元件。
• 缺點：對噪聲敏感，電流檢測信號中的噪聲可能導致比較器誤動作，使開關管的控制出現偏差，通常需要采用濾波等措施來降低噪聲影響；占空比大于50%時，系統可能出現次諧波振蕩，需要加入斜坡補償電路來解決穩定性問題，這增加了電路的復雜性和設計難度；電流峰值和平均值之間存在一定誤差，在對電流波形精度要求很高、需要極低總諧波失真（THD）的場合，可能無法滿足要求。

應用場景

• 中小功率電源：如電腦電源、充電器等，這些設備對動態響應速度有一定要求，同時峰值電流控制的簡單性和低成本也能滿足其設計需求。
• 對成本敏感的應用：在一些價格競爭激烈的消費類電子產品中，峰值電流控制可以在滿足基本性能要求的前提下，有效降低電路成本。
• 負載變化頻繁的系統：如光伏逆變器等，能夠快速跟蹤負載變化，保證系統的穩定運行和高效功率轉換。

8.3 有源功率因數校正功率級電路

8.4 PFC分類

PFC電路根據工作原理和結構可分為兩大類：

被動式PFC（無源PFC）

主要依靠電感、電容等無源元件實現功率因數校正，如電感補償、填谷電路等

效果相對有限，通常只能將功率因數提高到約0.7~0.8，適用于對功率因數要求不高的場合。

主動式PFC（有源PFC）

采用功率電子器件（如MOSFET、IGBT等）和控制電路，通過高頻開關技術動態調整電流波形，實現精確的功率因數校正。

可將功率因數提高到接近1，同時具備良好的諧波抑制能力，適用于對功率因數和電能質量要求較高的場合。

8.5 Boost-APFC電路

8.6 PFC控制方法

電流誤差放大器就是CA。

10 開關電源干擾及抑制

開關電源工作在高頻開關狀態，屬于強干擾源，其本身產生的干擾直接危害供電設備的正常工作。

外部干擾的存在也會影響開關電源的正常工作。

10.1 開關電源干擾

開關電源干擾一般可以分為兩大類，一是開關電源內部元件形成的干擾，二是由于外界因素影響而使開關電源產生的干擾。

10.1.1開關電源電磁兼容標準

開關電源電磁兼容標準主要有以下這些：

國際標準

• CISPR系列：《無線電干擾和抗干擾度測量設備規范》（CISPR16）對電磁兼容性測量接收機、輔助設備的性能以及校準方法給出了詳細的要求；《信息技術設備無線電干擾限值和測量方法》（CISPR22）規定了信息技術設備在0.15-1000MHz頻率范圍內產生的電磁干擾限值；《信息技術設備抗擾度限值和測量方法》（CISPR24）規定了信息技術設備對外部干擾信號的時域及頻域的抗干擾性能要求。
• IEC61000系列：是國際電工委員會（IEC）公布的大量基礎性電磁兼容性標準，包含了電磁兼容的各個方面，如電磁騷擾限值、抗擾度試驗方法等，為開關電源等電氣設備的電磁兼容設計和測試提供了基礎依據。

國內標準

• GB 4343.1-2024：《電磁兼容 家用電器、電動工具和類似器具的要求 第1部分：發射》，將于2026年6月1日起實施，替代GB 4343.1-2018，規定了家用和類似用途電器等產品的電磁發射限值和測量方法，開關電源若用于此類電器，需符合該標準。
• GB/T 17626.1-2022等系列：等同采用了IEC61000系列標準，包含了不同類型的抗擾度試驗方法標準，如GB/T 17626.2-2018《電磁兼容 試驗和測量技術 靜電放電抗擾度試驗》、GB/T 17626.4-2018《電磁兼容 試驗和測量技術 電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗》等，用于考核開關電源在不同電磁干擾環境下的抗擾性能。

其他地區標準

• FCC 15：美國聯邦委員會制定的標準，對于開關電源等電子設備的電磁兼容性有明確規定，主要涉及無意輻射設備的射頻發射限值等，在美國市場銷售的開關電源需要滿足該標準。
• VDE 0871等：德國電氣工程師協會制定的標準，如VDE 0871、2AL、VDE 0871、2A2、VDE 0878等，對通信設備等的電磁兼容性提出了要求，在德國或歐洲市場銷售的開關電源可能需要符合這些標準。