电路工作原理如下:主电路的输出电压 VO和基准电压 Vr,比较后,输入给电压误差放大器 VA;整流电压Vdc检测值和 VA 输出的误差电压信号共同加到乘法器M 的输入端,乘法器 M 的输出则作为电流反馈控制的基准信号,与开关电流 Is 检测值比较后,经误差放大器 CA 加到 PWM(脉宽调制)驱动器,以控制开关 Tr 的通断,从而使输入电流(即电感电流)IL的波形与整流电压 Vdc 的波形基本一致,提升了电源的转换效率和功率因数。
图 4 给出输入电压 Vdc、Vi 波形和经过校正的输入电流 IL、Ii 波形。由图 4 可见,输入电流被 PWM 频率调制,使原来呈脉冲状态的波形被调制成接近正弦(含有高频纹波)的波形。在一个开关周期内,当开关 Tr 导通时,IVD=0、IL=Is;当开关 Tr 关断时,Is=0、IL=IVD(Is为流过开关 Tr 的电流)。具有高频纹波的输入电流,取每个开关周期的平均值,则可得到较光滑的近似正弦波。
有源功率因数校正电路虽然结构复杂,但它体积小,效率高(功率因数可达 95%~99%),因此越来越引起人们的注意。
理论上,任何一种开关电源拓扑形式都可以作为功率因数校正电路的基本拓扑形式,实际使用中,以 BOOST 升压拓扑开关电源作 PFC 变换器比较常见。
PFC 变换器有不同的分类方法,按通过升压电感元件电流的控制方式来分,主要有:连续导电模式(CCM)、不连续导电模式(DCM)及介于 CCM与 DCM 之间的临界或过渡导电模式(TCM,有的叫CRM 模式)三种类型。不论是哪一种类型的 PFC升压变换器,都要求其直流输出电压高于最高交流线路电压的峰值。在通用线路输入下,最高交流线路电压往往达 270 V,故 PFC 变换器输出直流电压最少是 380 V(270 V×1.4),通常都设置在 390 V 左右的电平上。
①连续导电模式(CCM)功率因数校正电路。这种方案恒频且峰值电流较小,是较高功率(>250 W)应用的首选方案。其缺点是:控制解决方案较为复杂,牵涉到多个环路以及以不精确著称的模拟乘法器,并需在控制集成电路周围设置许多元器件,控制复杂,制作成本高,并且要求功率器件的余量要大,防止最坏情况下的功率耗散。