在交流输变电工程中,由于负载多为电动机、变压器等感性负载,电感性负载上的电流滞后电压一个角度,这个电流滞后电压的余弦值就叫“功率因数”。为了弥补这一问题,提高输变电线路的输电效率,多用电容来进行功率因数的补偿,原因在于电容上的电流超前电压一个角度,两者作用相抵消,功率因数得以提高。
现在我们回到平板电视的PFC电路中,,在平板电视的电源电路中,市电220V经整流电路整流后,变成脉动的直流,这个脉动的直流不能为负载电路所利用,必须予以消除,所以用了电容来进行所谓的滤波,电容滤波虽然消除了脉动现象,但由于电容的特性,也带来了副作用,就是电源的利用率下降。为了改变这种状态,人们想到了电容的“欢喜冤家”电感,用电感来纠正电容上的电压滞后于电流的弊端,然而负载电路的变化很剧烈时,固定的电感是不能随时满足要求的,因此就有了自动功率因数调整电路PFC。最简单的办法就是准备多个固定电感,视电路工作状态的变化而及时切换不同的电感,以达到调整功率因数的目的。可实际上这一办法不可行,且不说电感量的大小难以精确地满足要求,就是电感的快切换也是一个非常棘手的难题。而平板电视中的PFC电路另辟蹊径,比较好地解决了这个难题,虽然PFC电路有多种,但基本补偿原理没变。刘传国先生文中对D2定位于保护作用,同时作者认为PFC后的电容容量不太大的时候就不接入,容量大就接入。对此笔者有不同的看法,我认为D2的接入与否应视PFC输出功率而定,PFC输出功率较大的就接入;小的就可以不接入。输出功率较大的PFC电路通过D2来提供基础的功率,以利于减小PFC电感的工作电流。
PFC电路工作的前提是首先检测滤波电容C上的电流与电压的相位差(也可以理解为加在电容C上的电压),也就是电容C上要最先充满电,用检测到的这个量来控制Q的导通与截止。电容C上的电压低时,Q导通时间长;反之,导通时间短。Q导通时间长,PFC电感L中流过的电流就大,其上感应的电动势大,相当于电感量的加大;Q导通时间短,PFC电感L中流过的电流就小,其感应的电动势就小,相当于电感量的减小。D2的另一个作用是使滤波电容C快速充满电,以保证PFC快速进入工作状态。从给电容C快速充满电上来说,能不能将D2换成电阻R呢?不能。将D2换成限流电阻R就无法起到隔离作用,会形成正反馈引起振荡,使电容C上的电压急剧升高,从而击穿C,Q等元件。经过PFC电路作用后,滤波电容上的电压升高达到+BPFC,正说明了功率因数的提高,使电容C上的电压有效值得到了提升,满足了负载电路对整流电路输出功率要求,同时又节约了电能。