功率因數(shù)校正技術(shù)有兩種,即有源(Active PFC)和無(wú)源(Passive PFC)。其中,無(wú)源PFC使用由電感、電容等組合而成的電路來(lái)降低諧波電流,其輸入電流為低頻的50Hz到60Hz,因此需要大量的電感與電容,而且其功率因素校正僅達(dá)75%~80%。
有源PFC使用有源元件控制線路及功率型開(kāi)關(guān)元件(power sine conductor On/Off switch),基本運(yùn)作原理為調(diào)整輸入電流波型使其與輸入電壓波形盡可能相似,功率因素校正值可達(dá)近乎100%。相對(duì)地,因?yàn)槠鋬?yōu)異功能,有源PFC價(jià)格也較高。此外,有源PFC有另一項(xiàng)重要附加價(jià)值,即電源供應(yīng)器輸入電壓范圍可擴(kuò)增為90Vdc到264Vdc的全域電壓,電源供應(yīng)器不需切換電壓。
有源功率因數(shù)校正是目前開(kāi)關(guān)電源(switch-mode power supply,SMPS)應(yīng)用中的一種常見(jiàn)功能,特別是用于抑制公共供電系統(tǒng)中的諧波電流的穩(wěn)壓應(yīng)用,例如歐洲的EN61000-3-2和日本的EIDA-MITI標(biāo)準(zhǔn)。
有源功率因數(shù)校正SMPS的最典型結(jié)構(gòu)是由兩個(gè)級(jí)聯(lián)級(jí)組成:第一級(jí)是一個(gè)PFC前置穩(wěn)壓器(pre-regulator),實(shí)際上它是一個(gè)升壓轉(zhuǎn)換器,負(fù)責(zé)調(diào)整交流電源電壓,然后形成一個(gè)穩(wěn)壓的中間直流總線;第二級(jí)則是一個(gè)級(jí)聯(lián)直流-直流轉(zhuǎn)換器,中間直流總線為其供電,輸出形成開(kāi)關(guān)電源輸出軌,還可以提供安全標(biāo)準(zhǔn)要求的隔離功能。
電路中每一級(jí)都由一個(gè)控制器IC控制,控制器具有在指定工作條件下正確控制功率通量(power flow)所需的功能,以及某些處理異常工作條件所需的安全保護(hù)功能。不過(guò),這兩級(jí)控制器并不只是按順序處理功率,而且還以某種方式“對(duì)話”,兩個(gè)控制器IC之間的雙向通信是一個(gè)重要功能:通斷順序、無(wú)負(fù)載和錯(cuò)誤處理需要兩級(jí)協(xié)調(diào)完成。
因此,在大多數(shù)開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)中,建立這種通信機(jī)制并讓兩個(gè)控制芯片能夠協(xié)調(diào)工作,通常需要由電壓參考電路、功率放大器和比較器(或者齊納二極管和小信號(hào)雙極晶體管,具體情況視特殊應(yīng)用的需求和價(jià)值)組成的附加電路。在這個(gè)方面,市面上見(jiàn)到的PFC控制器IC幾乎不具備任何簡(jiǎn)化這種通信任務(wù)的功能,因?yàn)樗鼈冎皇菫榭刂魄爸梅(wěn)壓器設(shè)計(jì)的單級(jí)控制器。
除此之外,還有一點(diǎn)值得一提,即便小功率應(yīng)用也對(duì)開(kāi)關(guān)電源的動(dòng)靜態(tài)性能提出了嚴(yán)格的要求,例如,高端筆記本電腦的交流直流適配器要想解決散熱問(wèn)題就必須最大限度地提高效率,而散熱問(wèn)題受到“零到最大”和“最大到零”的遞變負(fù)載的影響。