直流开关电源技术及应用二

8 PFC

8.1 基本概念

PFC电路，即功率因数校正（Power Factor Correction）电路，是一种用于提高交流电源系统功率因数的技术装置。

电源加入PFC后的优势：

1. 提高能源效率：减少无功损耗，提高有功功率占比，提升设备整体效率。
2. 降低线路损耗：减少线路发热和压降，提高变压器利用率。
3. 减少谐波干扰：减少对电网和其他敏感设备的电磁干扰。
4. 符合标准：满足国际能效标准如IEC和EN6100055050的规定。

8.1.1 功率因数

功率因数是衡量交流电源系统中负载电流与电压之间相位差以及无功功率占比的一个参数，理想情况下，功率因数应为1，表示负载电流与电压完全同相且无无功功率消耗。

8.1.2 功率因数偏低带来的影响

1. 效率降低：低功率因数意味着相同的有功功率输出需要更大的电流，增加了输电线路上的电能损耗。

2. 电网负担加重：电流增大导致输电线缆、变压器等电力设施的负荷增大，可能需要升级电网设备以承载额外的电流。

3. 谐波污染：非线性负载（如开关电源、变频器等）产生的非正弦电流含有大量谐波，对电网造成污染，影响其他设备的正常工作，并可能导致电网稳定性下降。

PFC电路的主要目的是通过调整负载电流的波形，使之尽可能与电压波形同步，从而提高功率因数，减少无功功率，降低电网损耗，减轻电网负担，抑制谐波，提高整个电力系统的效率和稳定性。

8.1.3 特点

当$U_{ac}<U_C$，有负载工作，二极管截止，导致输入电流的高幅值尖峰脉冲。

想让输入电压与电流同相位，可以使用Boost-PFC电路。

调整Mos管，使输出电压为整流电压加电感电压。此时，$U_{ac}>U_C$即可使二极管一直导通，不存在截止状态。

就得到近似输入电压与电流的同相位了。

8.2 有源功率因数校正原理

以boost型PFC电路为例，介绍其控制技术。
根据这个电感电流是否连续pfc电路的工作模式可以分为不连续导电模式和连续导电模式。

8.2.1不连续工作模式的矫正原理

在输出功率小于200瓦的pfc电路中，多采用不连续导电工作模式。常用的控制技术有恒频控制技术和恒导通时间控制技术。

Boost型PFC不连续工作模式（DCM）电路控制原理如下：

工作过程

• 开关器件导通阶段：当开关器件（如MOSFET）导通时，电源电压开始为电感充电。电流从电源正极流经电感，经过开关器件，再流回电源的负极。在此过程中，电感电流逐渐上升，电感储存能量。同时，输出电容为负载提供电流，维持输出电压的稳定。
• 开关器件关断阶段：当开关器件关断时，电感中的电流由于无法突变，将通过二极管继续流动，形成一个新的回路。电流从电感出发，经过二极管，流向输出电容和负载，最终回到电源的负极。在此阶段，电感释放储存的能量，为负载提供电流。随着能量的释放，电感电流逐渐减小，直至降至零。此时，二极管截止，电感电流保持为零，直到下一个周期开始。

控制逻辑

• 反馈控制：控制逻辑主要基于输出电压和电感电流的反馈。控制电路实时监测输出电压和电感电流的变化，根据预设的阈值和条件调整开关器件的导通与关断时间。
• 维持输出电压稳定：控制电路可以确保电感电流在达到峰值后及时关断开关器件，避免不必要的能量损耗。同时，它还可以根据负载变化调整开关周期和占空比，以维持输出电压的稳定。例如，当负载加重时，控制电路会增加开关器件的导通时间或缩短开关周期，使电感储存更多的能量，从而维持输出电压不变。
• 功率因数校正：通过控制开关器件的导通时间，使输入电流在每个开关周期内的平均值与输入电压成正比，且相位相同，从而实现功率因数校正。在不连续工作模式下，电感电流在每个开关周期内都有一段为零的时间，这使得输入电流可以更好地跟踪输入电压的波形，减少电流谐波，提高功率因数。

恒频控制技术

Boost型PFC不连续工作模式电路恒频控制原理如下：

控制目标

• 功率因数校正：使输入电流波形跟踪输入电压波形，实现功率因数接近$1$，降低电网无功功率损耗，减少谐波污染。
• 稳定输出电压：确保在不同输入电压和负载条件下，输出电压保持在设定的稳定值。

控制关键要素

• 开关管控制：通过控制开关管的导通时间$t_{on}$和开关周期$T$来实现恒频控制，开关频率$f=\frac{1}{T}$保持恒定。
• 电压电流采样：对输入电压$u_{in}$、输出电压$u_{out}$和输入电流$i_{in}$进行实时采样，为控制电路提供反馈信号。

控制过程

• 电压环控制：将采样得到的输出电压$u_{out}$与设定的输出电压参考值$u_{ref}$进行比较，得到电压误差信号$\Delta u=u_{ref}-u_{out}$。该误差信号经过电压调节器（如PI控制器）调节，输出一个电流参考信号$i_{ref}$，其大小与输出电压的偏差成正比，用于控制输入电流，以维持输出电压的稳定。
• 电流环控制：将采样得到的输入电流$i_{in}$与电流参考信号$i_{ref}$进行比较，得到电流误差信号$\Delta i=i_{ref}-i_{in}$。该误差信号经过电流调节器（如PI控制器）调节，生成用于控制开关管导通时间的占空比信号$D$。当输入电流小于参考电流时，增加开关管的导通时间，使电感存储更多能量，进而增加输入电流；反之，减小开关管的导通时间。
• 占空比计算与控制：根据输入电压$u_{in}$、输出电压$u_{out}$以及电流误差信号等，通过特定的算法计算出开关管的占空比$D$。在恒频控制下，开关周期$T$固定，开关管的导通时间$t_{on}=D\times T$。控制电路根据计算出的导通时间$t_{on}$，在每个开关周期内控制开关管的导通与关断，使电路工作在恒频状态。

实现方式

• 控制芯片：通常采用专门的PFC控制芯片来实现恒频控制，这些芯片内部集成了电压采样、电流采样、误差放大、PWM生成等功能模块，能够根据输入的反馈信号精确地控制开关管的导通与关断。
• 驱动电路：将控制芯片生成的PWM信号转换为适合驱动开关管的信号，确保开关管能够快速、稳定地导通和关断，同时提供必要的电气隔离和保护功能。

公式

在PFC电路的不连续工作模式下，恒频控制技术的电感电流和电压的关系公式主要如下：

电感电流上升阶段

• 电流公式：$i_L(t)=i_{L0}+\frac{V_{in}}{L}t$，$0\le t\le D{T}_s$。其中$i_{L0}$是电感电流初始值，一般在不连续模式下，开关管导通前电感电流为0，即$i_{L0}=0$；$V_{in}$是输入电压；$L$是电感值；$t$是时间；$D$是占空比；$T_s$是开关周期。
• 电感电流上升到峰值：$i_{Lpeak}=\frac{V_{in}}{L}D{T}_s$

电感电流下降阶段

• 电流公式：$i_L(t)=i_{Lpeak}-\frac{V_o-V_{in}}{L}(t-D{T}_s)$，$D{T}_s<t\le T_s$。其中$V_o$是输出电压。
• 下降到零的时间：由$i_L(T_s)=0$，可得$T_{off}=\frac{L{i}_{Lpeak}}{V_o-V_{in}}$，$T_{off}$是电感电流下降时间，且$T_{off}=T_s-D{T}_s$。

输入输出关系与电感电流平均值

• 电感伏秒平衡：$V_{in}D{T}_s=(V_o-V_{in})(1-D)T_s$，可推出$V_o=\frac{V_{in}}{1-D}$。
• 电感电流平均值：$I_{Lavg}=\frac{1}{2}{i}_{Lpeak}D=\frac{V_{in}{D}^2{T}_s}{2L}$。假设PFC电路的输入功率为$P_{in}$，输出功率为$P_o$，在理想情况下$P_{in}=P_o$，$P_{in}=V_{in}{I}_{Lavg}$，$P_o=V_o{I}_o$，$I_o$是输出电流，结合前面公式可进一步推导输入输出电流等关系。

1. 基本原理：电感的电压 - 电流关系
   • 根据电感的基本特性，电感两端的电压$v_L(t)$和流过电感的电流$i_L(t)$满足关系式$v_L(t)=L\frac{d{i}_L(t)}{dt}$，其中$L$是电感值。
   • 在电感电流上升阶段，假设电感两端的电压为$V_{in}$（这里忽略电感内阻等其他因素的影响）。
2. 求解微分方程得到电流公式
   • 已知$v_L(t)=V_{in}$，则由$v_L(t)=L\frac{d{i}_L(t)}{dt}$可得$V_{in}=L\frac{d{i}_L(t)}{dt}$。
   • 对这个微分方程进行求解，将其变形为$\frac{d{i}_L(t)}{dt}=\frac{V_{in}}{L}$。
   • 两边同时对时间$t$积分，得到$i_L(t)=\int \frac{V_{in}}{L}dt$。
   • 积分结果为$i_L(t)=\frac{V_{in}}{L}t+C$，其中$C$是积分常数。
   • 当$t=0$时，$i_L(0)=i_{L0}$，将$t=0$代入$i_L(t)=\frac{V_{in}}{L}t+C$，可得$i_{L0}=C$。
   • 所以，电感电流上升阶段的电流公式为$i_L(t)=i_{L0}+\frac{V_{in}}{L}t$。

Boost电路和boost pfc电路的联系和区别

Boost电路和Boost PFC电路的联系和区别如下：

联系

• 拓扑结构相似：Boost PFC电路以Boost电路为基础，都包含电感、开关管、二极管和输出电容等基本元件。二者在开关管导通与关断时，电感、二极管和电容的工作过程相似，都利用电感储能和释能特性实现电压提升。
• 电压提升功能一致：主要目的都是将输入直流电压升高到高于输入的直流输出电压，以满足负载对更高电压的需求。
• 控制基础相同：都需要通过控制开关管的导通和关断来实现电路功能，且控制信号通常都由PWM信号产生电路提供，通过调节PWM信号的占空比来控制开关管的导通时间，进而控制电路的工作状态。

区别

• 控制目标不同：Boost电路主要目标是稳定输出电压，确保输出电压在不同负载和输入电压条件下保持在设定值。Boost PFC电路除稳定输出电压外，更关键是实现功率因数校正，使输入电流波形跟踪输入电压波形，让功率因数接近1。
• 电感电流特性不同：Boost电路正常工作时，电感电流在稳定状态下是一个恒定的直流。Boost PFC电路中，电感电流是类似整流后的馒头波电流，不是恒定直流。
• 电路结构复杂程度不同：Boost电路结构简单，由基本的电感、开关管、二极管、输出电容和负载等组成。Boost PFC电路在Boost电路基础上，增加了输入电压采样电路、输入电流采样电路、PFC控制芯片等用于采样和控制的电路模块。
• 控制方式不同：Boost电路常采用电压单环反馈控制，通过采样输出电压与参考电压比较，误差信号经控制器调节控制开关管占空比稳定输出电压。Boost PFC电路采用电压环和电流环双环控制，电压环输出作为电流环的参考，电流环控制输入电流跟踪参考电流，使输入电流跟踪输入电压波形。
• 应用场景不同：Boost电路用于需要将低电压升高到固定高电压的场合，如电池升压供电、DC-DC变换器等。Boost PFC电路用于对功率因数要求较高的电子设备中，如开关电源、充电器、LED照明驱动等。

恒导通时间控制

PFC电路不连续工作模式的恒导通时间控制原理如下：

基本工作原理

• 开关管控制：在PFC电路中，主要通过控制开关管的导通与关断来实现功率因数校正。在不连续工作模式的恒导通时间控制中，开关管的导通时间$T_{on}$被设定为一个固定值，不随输入电压、负载等因素的变化而改变。
• 电感电流变化：当开关管导通时，电感电流$i_L$开始上升，由于电感的特性$v_L(t)=L\frac{d{i}_L(t)}{dt}$，在恒导通时间$T_{on}$内，电感电流上升斜率为$\frac{V_{in}}{L}$，电感电流线性上升，上升到峰值$i_{Lpeak}=\frac{V_{in}}{L}{T}_{on}$。
• 开关管关断：当达到设定的恒导通时间$T_{on}$后，开关管关断，电感电流开始下降，此时电感通过二极管向负载和输出电容释放能量，电感电流下降斜率为$-\frac{V_o-V_{in}}{L}$，直到电感电流下降到零，进入下一个开关周期。

实现功率因数校正的原理

• 输入电流整形：通过固定开关管的导通时间，使电感电流在每个开关周期内的上升阶段保持固定的变化规律。在整个输入电压周期内，电感电流的平均值与输入电压成正比，从而使输入电流波形能够跟踪输入电压波形，实现输入电流的整形，提高功率因数。
• 输出电压稳定：在恒导通时间控制下，当输出电压$V_o$发生变化时，通过控制开关管的关断时间来调节电感向输出端释放的能量。当$V_o$升高时，电感电流下降时间缩短，反之则延长，从而维持输出电压的稳定。

这不就是变频

控制电路的作用

• 检测与比较：控制电路需要实时检测输入电压$V_{in}$、输出电压$V_o$和电感电流$i_L$等信号。将检测到的信号与设定的参考值进行比较，根据比较结果来控制开关管的导通和关断。
• 驱动信号生成：根据检测和比较的结果，控制电路生成具有固定导通时间的驱动信号，驱动开关管工作。同时，还可以根据需要加入一些保护功能，如过流保护、过压保护等，以确保电路的安全可靠运行。

8.2.2 连续工作模式校正原理

连续与不连续工作模式区别

1. 电感电流工作状态

   • 连续工作模式（CCM）
     • 在PFC控制电路的连续工作模式下，电感电流在一个开关周期内不会下降到零。电感电流是连续的，从一个周期过渡到下一个周期时，始终有电流流过电感。例如，在一个开关周期内，当开关管导通时，输入电压加在电感两端，电感电流线性上升；开关管关断后，电感电流通过二极管续流，线性下降，但在下降过程中不会降为零，就开始下一个周期的上升阶段。
   • 非连续工作模式（DCM）
     • 而在非连续工作模式中，电感电流在每个开关周期内都会下降到零。具体来说，开关管导通时，电感电流从初始值（通常为零）开始上升，达到峰值后，开关管关断，电感电流通过二极管向负载和输出电容释放能量，直到电感电流下降到零，然后才开始下一个开关周期。

2. 输入电流波形

   • 连续工作模式
     • 输入电流波形更接近正弦波，这是因为电感电流连续使得其能够更好地跟踪输入电压的变化。通过适当的控制策略，如平均电流模式控制等，可以使输入电流的平均值与输入电压同相位，从而有效提高功率因数。例如，在一个完整的交流输入电压周期内，输入电流的包络线能够很好地跟随输入电压的波形变化，对电网的谐波污染较小。
   • 非连续工作模式
     • 输入电流波形是不连续的脉冲序列。每个脉冲对应一个开关周期内电感电流的上升阶段，由于电感电流在周期内会下降到零，导致输入电流在时间轴上出现间隙，与连续工作模式相比，其波形的正弦度较差，谐波含量相对较高。不过，在一些对功率因数要求不是特别高的场合，这种模式仍然可以满足基本需求。

3. 电路性能特点

   • 连续工作模式
     • 功率因数校正效果好：由于输入电流波形更接近正弦波，所以在连续工作模式下，功率因数校正效果通常优于非连续工作模式。可以将功率因数提高到接近1的水平，对电网的电能质量有很好的改善作用。
     • 输出纹波小：电感电流的连续性使得输出电流和电压的纹波相对较小。在输出端，电容的充放电过程比较平稳，输出电压的波动范围小，这对于对输出电压稳定性要求较高的负载（如精密电子设备）是非常有利的。
     • 对电感要求高：为了保证电感电流连续，需要选择合适的电感值。电感值过小可能导致电感电流在开关周期内下降到零，进入非连续工作模式；而电感值过大可能会增加成本、体积，并且会降低电路的动态响应速度。
   • 非连续工作模式
     • 电路结构简单：非连续工作模式的电路相对简单，控制方法也较为容易实现。因为不需要保证电感电流的连续性，所以在电感的设计和选择上有更大的灵活性，电感值可以相对较小。
     • 适用于中小功率场合：在中小功率应用中，非连续工作模式具有一定的优势。由于其开关损耗主要集中在电感电流上升阶段，在中小功率情况下，这种开关损耗相对较小，并且可以通过合理选择开关频率等参数来进一步优化效率。不过，其功率因数和输出纹波性能相对连续工作模式较差。

连续与不连续应用场景

确定PFC控制电路应工作于连续模式还是非连续模式，需要综合考虑以下因素：

功率等级

• 连续模式：通常适用于200W以上的大功率场合。在大功率下，连续模式的电感电流连续，开关管的电流应力相对较小，可降低导通损耗，且能更好地跟踪输入电压变化，实现较高的功率因数，如工业电源、大功率服务器电源等一般采用连续模式。
• 非连续模式：一般用于75-200W的中小功率范围。在中小功率应用中，电路结构简单，开关损耗主要集中在电感电流上升阶段，整体损耗相对较小，设计成本也较低，像小功率适配器、液晶电视电源等常工作在非连续模式。

输出电压纹波要求

• 连续模式：电感电流连续，输出电容的充放电过程平稳，输出电压纹波较小，适合对输出电压稳定性要求高的负载，如精密电子设备、通信设备等。
• 非连续模式：电感电流在每个周期内会降为零，输出电压纹波相对较大。若对纹波要求不苛刻，且可通过增加输出电容或采用更好的滤波措施来满足要求时，可考虑非连续模式。

电磁干扰（EMI）特性

• 连续模式：开关频率相对固定，电流连续，EMI相对容易控制，可通过合理设计滤波器等措施来满足EMI标准，在对电磁兼容性要求高的场合优势明显，如医疗设备、航空航天设备等。
• 非连续模式：开关频率随负载变化，电流不连续，会产生较大的电流尖峰，导致EMI问题相对严重，需要较大尺寸的EMI滤波器，增加了成本和体积。但在一些对EMI要求较低的消费类电子产品中仍可应用。

电路成本和复杂度

• 连续模式：为保证电感电流连续，需要较大的电感值和较高的开关频率，对电感、开关管等器件要求高，控制电路复杂，成本较高。
• 非连续模式：电感设计和选择灵活，电感值可较小，控制方法简单，电路结构简单，成本低，尤其适用于对成本敏感的应用场合。

动态响应要求

• 连续模式：电感储能效率高，对负载和输入电压变化的动态响应速度快，能快速调整输出电压和电流，适用于负载变化频繁、对动态性能要求高的系统，如电动汽车充电器等。
• 非连续模式：在轻载到重载的过渡过程中，由于电感电流的断续特性，动态响应相对较慢。但在负载变化不大的情况下，能满足基本的动态性能要求。

基本控制方式

PFC控制电路连续工作模式下，基本的控制方式如下：

峰值电流控制

• 工作原理：通过快速模拟比较器实时检测电感电流的峰值，当电感电流达到设定的峰值参考电流时，立即关断开关管。在每个开关周期内，电感电流从某一初始值开始上升，当达到峰值后开关管关断，电感电流下降，下一个周期再重复此过程。通常需要一个时钟信号来确定开关管的开通时刻，保证开关频率的稳定性。
• 优点：控制简单，响应速度快，能够快速跟踪输入电压和负载的变化，对输入电流的峰值进行有效控制。具有较好的过流保护能力，当电感电流超过设定峰值时，可及时关断开关管，保护电路元件。
• 缺点：对噪声敏感，电流检测信号中的噪声可能导致比较器误动作，使开关管的控制出现偏差。需要额外的斜率补偿电路，以防止在占空比大于50%时出现系统不稳定的情况。

平均电流控制

• 工作原理：通过一个增益调节器，将电压误差信号放大器输出的信号与参考电流进行处理，得到一个控制信号，该信号用于控制电流放大器，进而控制开关管的导通和关断，使电感电流的平均值跟踪输入电压的变化。电压误差信号放大器将稳定的参考电压与升压二极管之后的输出电压的一部分进行比较，产生误差信号，增益调节器将该误差信号与参考电流进行运算，得到的结果作为电流放大器的输入。
• 优点：对输入电流的平均值进行控制，能使输入电流更接近正弦波，功率因数校正效果好，谐波含量低。具有较好的稳定性和抗干扰能力，对噪声的敏感度相对峰值电流控制较低。
• 缺点：控制电路相对复杂，需要多个误差放大器、增益调节器等电路模块，增加了设计和实现的难度。动态响应速度相对较慢，在负载或输入电压快速变化时，电感电流的平均值跟踪速度可能不如峰值电流控制快。

滞环控制

• 工作原理：设定一个电感电流的滞环宽度，当电感电流上升到滞环上限时，关断开关管；当电感电流下降到滞环下限时，开通开关管。通过这种方式，使电感电流在一个滞环范围内波动，实现对输入电流的控制。
• 优点：不需要时钟信号来确定开关频率，开关频率会根据负载和输入电压的变化自动调整，具有较好的动态响应能力。控制逻辑简单，易于实现，对电路参数的变化不敏感，具有较好的鲁棒性。
• 缺点：开关频率不固定，会在一定范围内变化，给电磁干扰（EMI）的抑制带来困难，需要设计更复杂的EMI滤波器。在轻载时，开关频率可能会降低到很低的水平，导致电感电流纹波增大，影响功率因数校正效果。

输入电流整形控制

• 工作原理：按照误差信号放大器输出电压改变内斜坡的斜度，而电流传感信息和斜坡信号被用于确定开启时间。当电流传感电压达到内斜坡信号时PFC开关开启，一个内部时钟信号会关闭开关。
• 优点：不需要输入电压信息和乘法器（增益调节器），简化了电路结构，降低了成本。
• 缺点：对电流传感精度要求较高，电流传感误差可能会影响输入电流的整形效果。控制性能相对传统平均电流模式等可能稍差，在一些对功率因数校正精度要求极高的场合可能不太适用。

峰值电流控制

PFC控制电路连续工作模式下的峰值电流控制是一种常用的控制策略，以下是其详细介绍：

工作原理

• 双环控制结构：一般采用电压外环和电流内环的双环控制。电压外环将输出电压与给定的参考电压进行比较，通过误差放大器产生一个代表输出电压误差的信号。该信号作为电流内环的参考信号，与经过处理的输入电压信号相乘，得到电流指令信号，用于控制电流内环。
• 电流内环控制：电流内环实时检测开关管或电感的电流。在每个开关周期开始时，开关管导通，电感电流线性上升。当检测到的电感电流峰值达到由电压外环和输入电压共同确定的电流指令信号值时，通过比较器等电路立即关断开关管，使电感电流下降。下一个开关周期重复此过程，从而实现对电感电流峰值的控制，使输入电流跟踪输入电压的波形变化，达到功率因数校正的目的。

电路组成

• 电压检测电路：用于采样输出电压，将输出电压的实际值反馈给电压外环的误差放大器，以便与参考电压进行比较。
• 电流检测电路：通常采用电阻采样或电流互感器等方式，对开关管电流或电感电流进行实时检测，为电流内环提供反馈信号。
• 误差放大器：包括电压误差放大器和电流误差放大器。电压误差放大器用于产生电压外环的误差信号，电流误差放大器可对电流内环的误差信号进行放大和处理。
• 乘法器：将电压误差放大器的输出信号与输入电压检测信号相乘，生成电流指令信号，作为电流内环的参考信号。
• 比较器：将检测到的电感电流峰值与电流指令信号进行比较，当电感电流峰值达到指令信号值时，输出信号控制开关管的关断。
• PWM发生器：根据比较器的输出信号和时钟信号，产生控制开关管导通和关断的PWM信号，决定开关管的工作状态。

性能特点

• 优点：响应速度快，能快速跟踪输入电压和负载的变化，及时调整电感电流峰值，使输入电流快速适应变化，在负载突变等情况下表现出良好的动态性能；控制简单，硬件电路相对容易实现，不需要复杂的算法和大量的计算资源，成本较低；具有天然的过流保护能力，当电感电流由于某种原因异常增大超过设定的峰值时，开关管会及时关断，保护电路中的其他元件。
• 缺点：对噪声敏感，电流检测信号中的噪声可能导致比较器误动作，使开关管的控制出现偏差，通常需要采用滤波等措施来降低噪声影响；占空比大于50%时，系统可能出现次谐波振荡，需要加入斜坡补偿电路来解决稳定性问题，这增加了电路的复杂性和设计难度；电流峰值和平均值之间存在一定误差，在对电流波形精度要求很高、需要极低总谐波失真（THD）的场合，可能无法满足要求。

应用场景

• 中小功率电源：如电脑电源、充电器等，这些设备对动态响应速度有一定要求，同时峰值电流控制的简单性和低成本也能满足其设计需求。
• 对成本敏感的应用：在一些价格竞争激烈的消费类电子产品中，峰值电流控制可以在满足基本性能要求的前提下，有效降低电路成本。
• 负载变化频繁的系统：如光伏逆变器等，能够快速跟踪负载变化，保证系统的稳定运行和高效功率转换。

8.3 有源功率因数校正功率级电路

8.4 PFC分类

PFC电路根据工作原理和结构可分为两大类：

被动式PFC（无源PFC）

主要依靠电感、电容等无源元件实现功率因数校正，如电感补偿、填谷电路等

效果相对有限，通常只能将功率因数提高到约0.7~0.8，适用于对功率因数要求不高的场合。

主动式PFC（有源PFC）

采用功率电子器件（如MOSFET、IGBT等）和控制电路，通过高频开关技术动态调整电流波形，实现精确的功率因数校正。

可将功率因数提高到接近1，同时具备良好的谐波抑制能力，适用于对功率因数和电能质量要求较高的场合。

8.5 Boost-APFC电路

8.6 PFC控制方法

电流误差放大器就是CA。

10 开关电源干扰及抑制

开关电源工作在高频开关状态，属于强干扰源，其本身产生的干扰直接危害供电设备的正常工作。

外部干扰的存在也会影响开关电源的正常工作。

10.1 开关电源干扰

开关电源干扰一般可以分为两大类，一是开关电源内部元件形成的干扰，二是由于外界因素影响而使开关电源产生的干扰。

10.1.1开关电源电磁兼容标准

开关电源电磁兼容标准主要有以下这些：

国际标准

• CISPR系列：《无线电干扰和抗干扰度测量设备规范》（CISPR16）对电磁兼容性测量接收机、辅助设备的性能以及校准方法给出了详细的要求；《信息技术设备无线电干扰限值和测量方法》（CISPR22）规定了信息技术设备在0.15-1000MHz频率范围内产生的电磁干扰限值；《信息技术设备抗扰度限值和测量方法》（CISPR24）规定了信息技术设备对外部干扰信号的时域及频域的抗干扰性能要求。
• IEC61000系列：是国际电工委员会（IEC）公布的大量基础性电磁兼容性标准，包含了电磁兼容的各个方面，如电磁骚扰限值、抗扰度试验方法等，为开关电源等电气设备的电磁兼容设计和测试提供了基础依据。

国内标准

• GB 4343.1-2024：《电磁兼容 家用电器、电动工具和类似器具的要求 第1部分：发射》，将于2026年6月1日起实施，替代GB 4343.1-2018，规定了家用和类似用途电器等产品的电磁发射限值和测量方法，开关电源若用于此类电器，需符合该标准。
• GB/T 17626.1-2022等系列：等同采用了IEC61000系列标准，包含了不同类型的抗扰度试验方法标准，如GB/T 17626.2-2018《电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验》、GB/T 17626.4-2018《电磁兼容 试验和测量技术 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验》等，用于考核开关电源在不同电磁干扰环境下的抗扰性能。

其他地区标准

• FCC 15：美国联邦委员会制定的标准，对于开关电源等电子设备的电磁兼容性有明确规定，主要涉及无意辐射设备的射频发射限值等，在美国市场销售的开关电源需要满足该标准。
• VDE 0871等：德国电气工程师协会制定的标准，如VDE 0871、2AL、VDE 0871、2A2、VDE 0878等，对通信设备等的电磁兼容性提出了要求，在德国或欧洲市场销售的开关电源可能需要符合这些标准。