pfc电路分类

开关电源是一种电容输入型电路，其电流和电压之间的相位差会造成交换功率的损失， 此时便需要PFC电路提高功率因数。目前的PFC有两种，一种为被动式PFC（也称无源PFC）和主动式PFC（也称有源式PFC）。

被动式PFC一般分“电感补偿式”和“填谷电路式（Valley Fill Circuit）” “电感补偿方法”是使交流输入的基波电流与电压之间相位差减小来提高功率因数，被动式PFC包括静音式被动PFC和非静音式被动PFC。被动式PFC的功率因数只能达到0.7～0.8，它一般在高压滤波电容附近。 “

填谷电路式”属于一种新型无源功率因数校正电路，其特点是利用整流桥后面的填谷电路来大幅度增加整流管的导通角，通过填平谷点，使输入电流从尖峰脉冲变为接近于正弦波的波形，将功率因数提高到0.9左右，显著降低总谐波失真。与传统的电感式无源功率因数 校正电路相比，其优点是电路简单，功率因数补偿效果显著，并且在输入电路中不需要使用体积大重量沉的大电感器。

而主动式PFC则由电感电容及电子元器件组成，体积小、通过专用IC去调整电流的波形，对电流电压间的相位差进行补偿。主动式PFC可以达到较高的功率因数──通常可达98%以上，但成本也相对较高。此外，主动式PFC还可用作辅助电源，因此在使用主动式PFC电路中，往往不需要待机变压器，而且主动式PFC输出直流电压的纹波很小，这种电源不必采用很大容量的滤波电容。

PFC电路按照输入电流的工作情况分为三种模式：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。

1．CCM（continuouscurrentmode）电流连续型

如下图所示为连续模式的一种类型：平均电流型。平均连续性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化而变化，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刻都不为零，而是时刻跟随电压的变化轨迹，其平均电流IAC呈正弦波，且保持和AC输入电压同相位。

根据控制方式不同，除了平均电流型以外，CCM模式还分为峰值电流控制和滞后电流控制，共同的特点就是电流连续，不存在断点。一般CCM的PFC变换器可以用于250瓦以上的开关电源，工作在CCM模式的PFC变换器有很低的谐波失真度．THD可达到5%以下。由于其电感电流不会降到零，电感电压变化较小，谐波IIR热损耗较小，有较小的电磁干扰，由于电流的变化幅度小，相比也有较小的磁芯损耗。同DCM方式相比．CCM模式电路相对复杂，而且由于MOSEFT导通不在电感电流为零的时候，二极管的反向恢复电流会产生很大的开关应力，损耗不容忽视，因此需要使用价格较高的快速反向恢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死区。和连续性模式相比，电路设计更容易实现，由于其导通的时候电流为零，所以不必考虑升压二极管的反向恢复电流，对二极管的要求比较低。显而易见，在同样的平均输入电流下，DCM需要较高的峰值电感电流，因而需要选用大的功率器件。由于其电流变化幅度较大，峰值较高，电感有较大的磁芯．I2R热损耗较大。谐波失真度THD也比连续型模式的要大，所以电流不连续模式一般只用于相对较小功率的开关电源。和后面提到的CRM临模式相比，其主要优点是可以固定开关频率以限制最大开关频率．使前端EMI滤波器设计简单化。

3．CRM临界模式（critICalmode）

下图为不连续模式的极端情况—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，实际应用较为广泛。和DCM-样．CRM模式需要给控制电路提供一个电流过零点的反馈检测信息，但CRM模式频率可变，电流几乎没有断电。

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化。CRM的特点是开关频率变化，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下降为零，新的开关周期便接着开始而不存在电流死区。

CRM的缺点是在正弦弦过零附近的开关频率相当高，频率变化使EMI比较严重，需要有较复杂的输入滤波器设计。和DCM模式一样，由于开关管导通时电流为零，因此CRM可降低开关管导通损耗，可以用廉价的升压二极管。和DCM模式相比较而言，CRM峰值电感电流被限制在平均电流的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模式应用广泛，工作在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。值得注意的是有一些芯片，如安森美半导体（ONSemicollductor）的NCP7601可在CRM和DCM下工作，具有两种模式的优点。它在AC线路输入电压过零附近采用DCM控制方案，此时由于对开关频率进行了限制，因此容易解决EMI问题。

而在正弦波峰值附近，为避免较大的峰值电感电流，电路则采用CRM控制方法，这样可以使用参数较小的电感、MOSFET和升压二极管，不仅降低了成本，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），常常采用CRM或DCM方案。CRM能最优化满载效率，而DCM在减少EMI方面有优势，NCP1601正是集两种方案的优点于一身。NCP1601在DCM和CRM下工作并不会使功率因数下降，因而是一种创新的控制方案。其电流波形如下图所示。