主动式PFC开关电源事理简介及维修要点

上图为未加入PFC电路的整流电路的事理方框图，下图为事情波形。
由以上剖析我们可以看出．未加入PFC电路的整流电路稳定事情往后，只有在市电电压的正负峰值附近二极管才导通，产生脉冲电流。
造成离线电源功率因数降落的缘故原由在于电流的导通角太小，在半个周期内远远小于180，提高功率因数就要设法使电流的波形在全体周期内追踪电压的波形。

既然造成导通角太小的缘故原由是整流器后面接人的大容量滤波电容，有源PFC电路基本思想便是在整流器和大容量滤波电容之间加入一级低级调度，把两者进行隔离，此PFC低级调度变换器输出一个基本稳定的DC电压，同时其输入电流能按照和市电一样的正弦规律变革。

下图所示电路为加入PFC电路的基本构造和事情事理。
通过比较，我们可以比较明确看出PFC电路在电源电路构造中的位置和浸染。
只管PFC电路的详细形式繁多，不尽相同，事情模式也不一样（CCM电流连续型、DCM不连续型、CRM临界型），但基本的构造大同小异，大部分都是采取升压的boost拓扑构造，由于这种电路形式优点比较多。
这也是一种范例的升压开关电路，基本的思想便是前面说的把整流电路和大滤波电容分割，通过掌握PFC开关管的导通使输入电流能跟踪输入电压的变革。
事情事理并不繁芜，彻底搞清楚这个基本电路的事理，就能举一反三，给独立剖析电路打下根本。
在这个电路中．PFC电感L在MOS开关管0导通时储存能量，在开关管截止时．电感L上感应出右正左负的电压，将导通时储存的能量通过升压二极管Dl对大的滤波电容充电，输出能量，只不过其输入的电压是没有经由滤波的脉动电压。
值得把稳的是，平板电视大部分PFC电感L上大都并联着一个二极管D2，该二极管D2具有保护浸染。

大家知道：PFC电路后面大的储能滤波电容C和PFC电感L是串联的，由于电感L上的电流不能突变，就对大的滤波电容C的浪涌电流起了限定造用。

并联保护分流二极管D2．由于没有电感的限定造用，对滤波电容的冲击反而会更大，但它可以保护升压二圾管，特殊是PFC开关管。
Dl是快速规复二极管（由于开关管是在电感电流不为零的时候关断的，须要承受更大的应力，哀求二极管有极低乃至为零的反向规复电流），承受浪涌电流的能力较弱。
减小反向规复电流和提高浪涌电压承载力是相互管束的，而D2所采取的是普通的整流二极管，承受浪涌电流的能力很强，如1N5407的额定电流3A．浪涌电流可达200A。

该保护二极管D2表面上降落的是对PFC电感和升压二极管的浪涌冲击，但实际上还有一个主要的浸染：保护PFC开关管。

在开机的瞬间，滤波电容的电压尚未建立，由于要对大电容充电．通过PFC电感的电流相比拟较大。
如果在电源开关接通的瞬间是在正弦波的最大值时，对电容充电的过程中PFC电感L有可能会涌现磁饱和的情形，此时PFC电路事情就麻烦了，在磁饱和的情形下，流过PFC开关管的电流就会失落去限定，烧坏开关管。
为防止悲剧发生，一种方法是对PFC电路事情的事情时序加以掌握，即当对大电容的充电完成往后，再启动PFC电路：另一种比较大略的办法便是在PFC线圈到升压二极管上并联一只二极管旁路。
启动的瞬间，给大电容的充电供应另一个岔路支路，防止大电流流过PFC线圈造成饱和，过流破坏开关管，保护开关管，同时该保护二极管D2也分流了升压二极管D1上的电流，保护了升压二极管。
其余，D2的加入使得对大电容充电过程加快．其上的电压及时建立，也能使PFC电路的电压反馈环路及时事情，减小开机时PFC开关管的导通韶光．使PFC电路尽快正常事情。
‘以是，综上所述，以上电路中二极管D2的浸染是在开机瞬间或负载短路、PFC输出电压低于输入电压的非正常状况下给电容供应充电路径，防止PFC电感磁饱和对PFCMOS管造成的危险，同时也减轻了PFC电感和升压二极管的包袱，起到保护浸染。
在开机正常事情往后，由于D2右面为B+PFC输出电压，电压比左面高，D2呈反偏截止状态，对电路的事情没有影响，D2可选用可承受较大浪涌电流的普通大电流的整流二极管。
在有些电源中，PFC后面的电容容量不大，也有的没有接入保护二极管D2，但如果PFC后面是利用大容量的滤波电容，此二极管是不能减少的，对电路的安全性有着重要的意义。

1、PFC电路的分类

PFC电路按照输入电流的事情情形分为三种模式：CCM电流连续型，DCM电流不连续性和介于两者之间的是TCM临界性。

如下图所示为连续模式的一种类型：均匀电流型。
均匀连续性PFC变换器开关频率固定，周期T不变，占空比随着输入电压的变革而变革，通过PFC电感器和开关MOSEFT的电流在AC线路电压的半个周期内任何时候都不为零，而是时候跟随电压的变革轨迹，其均匀电流IAC呈正弦波，且保持和AC输入电压同相位。

根据掌握办法不同，除了均匀电流型以外，CCM模式还分为峰值电流掌握和滞后电流掌握，共同的特点便是电流连续，不存在断点。
一样平常CCM的PFC变换器可以用于250瓦以上的开关电源，事情在CCM模式的PFC变换器有很低的谐波失落真度．THD可达到5%以下。
由于其电感电流不会降到零，电感电压变革较小，谐波IIR热损耗较小，有较小的电磁滋扰，由于电流的变革幅度小，比较也有较小的磁芯损耗。
同DCM办法比较．CCM模式电路相对繁芜，而且由于MOSEFT导通不在电感电流为零的时候，二极管的反向规复电流会产生很大的开关应力，损耗不容忽略，因此须要利用价格较高的快速反向规复二极管以减小损耗。

2．DCM(discontinuouscurrentmode)电流不连续性

如下图所示为电流不连续性PFC电路的模式．DCM的特点是利用两个开关周期之间的电感电流存在去世区。
和连续性模式比较，电路设计更随意马虎实现，由于其导通的时候电流为零，以是不必考虑升压二极管的反向规复电流，对二极管的哀求比较低。
显而易见，在同样的均匀输入电流下，DCM须要较高的峰值电感电流，因而须要选用大的功率器件。
由于其电流变革幅度较大，峰值较高，电感有较大的磁芯．I2R热损耗较大。
谐波失落真度THD也比连续型模式的要大，以是电流不连续模式一样平常只用于相对较小功率的开关电源。
和后面提到的CRM临模式比较，其紧张优点是可以固定开关频率以限定最大开关频率．使前端EMI滤波器设计大略化。

3．CRM临界模式(critICalmode)

下图为不连续模式的极度情形—一临界模式CRM，输入电流处在连续和不连续的临界点，也称为BCM(boundarycurrentmode)边界型。
它兼有CCM和DCM的特点，实际运用较为广泛。
和DCM-样．CRM模式须要给掌握电路供应一个电流过零点的反馈检测信息，但CRM模式频率可变，电流险些没有断电。

边界模式CRM中，电流降为零时MOSFET开始导通，而在电流达到设定的参考值时．MOSFET关断．输入电流跟随输入电压变革。
CRM的特点是开关频率变革，且在正弦电压过零时频率最高，在正弦电压峰值处的开关频率最低，一旦升压电感器中的电流低落为零，新的开关周期便接着开始而不存在电流去世区。

CRM的缺陷是在正弦弦过零附近的开关频率相称高，频率变革使EMI比较严重，须要有较繁芜的输入滤波器设计。
和DCM模式一样，由于开关管导通时电流为零，因此CRM可降落开关管导通损耗，可以用廉价的升压二极管。
和DCM模式比较较而言，CRM峰值电感电流被限定在均匀电流的2倍的数值上，低于DCM的峰值电感电流，从而可以选用电流容量较小的功率MOSFET，用较小尺寸升压电感器。

CRM模式运用广泛，事情在CRM模式的芯片比较多，诸如：飞兆(Faimhiid)半导体公司的KA7525、KA7526、KA7527，意法半导体(ST)公司的L6560、L6561、L6562、L6563，德州仪器(TI)公司的UC3852、UCC28050、UCC38050，德国西门子(SimensAG)公司的sTR4862、STR4863，三肯公司(Sanken)的STR-E1555、STR-E1565等等。
值得把稳的是有一些芯片，如安森美半导体（ONSemicollductor）的NCP7601可在CRM和DCM下事情，具有两种模式的优点。
它在AC线路输入电压过零附近采取DCM掌握方案，此时由于对开关频率进行了限定，因此随意马虎办理EMI问题。

而在正弦波峰值附近，为避免较大的峰值电感电流，电路则采取CRM掌握方法，这样可以利用参数较小的电感、MOSFET和升压二极管，不仅降落了本钱，而且提高了系统的可靠性。
大家知道低功率的开关电源(低于150W)，常常采取CRM或DCM方案。
CRM能最优化满载效率，而DCM在减少EMI方面有上风，NCP1601正是集两种方案的优点于一身。
NCP1601在DCM和CRM下事情并不会使功率因数低落，因而是一种创新的掌握方案。
其电流波形如下图所示。

三、PFC电路维修特点

只管PFC各种电源管理芯片的种类很多．电路特点也不尽相同，但这些繁芜的掌握过程都集成在芯片内部，外围的电路也越来越大略，使维修更随意马虎。

从实质上来讲，PFc开关电源和PWM开关电源是两个独立的电源，但完备可以借鉴大家熟习的开关电源的维修履历，从维修的大的思路上可以作为两个独立的开关电源来维修。
重点考虑的还是开关管、升压二极管、芯片供电电路、整流滤波电容和几个取样电路的元件。
要明确的是PFc开关电源的输入是市电整流的脉动电压，负载是PWM开关电源的输入（具有负阻特性，电压升高，电流减小，电压降落，电流增大），PWM开关电源的输出是+B负载，以是，要分段进行考虑。
检修PFC电源，也可断开PWM电源接假负载缩小范围，按常规思路维修。
由于PFc输出电压较高（380V旁边），用两盏普通市电灯泡串联做假负载，后级PWM电源的负载，可用12V（30W一60W）的直流灯泡，可根据功率和电压哀求串、并联利用。