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功率因数校正电路，在上世纪五十年代，已经针对具有感性负载的交流用电器具的电压和电流不同相（图1）从而引起的供电效率低下提出了

改进方法（由于感性负载的电流滞后所加电压，由于电压和电流的相位不同使供电线路的负担加重导致供电线路效率下降，这就要求在感性用电

器具上并联一个电容器用以调整其该用电器具的电压、电流相位特性，例如：当时要求所使用的40W日光灯必须并联一个4.75μF的电容器）。用

电容器并连在感性负载，利用其电容上电流超前电压

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的特性用以补偿电感上电流滞后电压的特性来使总的特性接近于阻性，从而改善效率低下的

方法叫功率因数补偿（交流电的功率因数可以用电源电压与负载电流两者相位角的余弦函数值cosφ表示）。

图1在具有感性负载中供电线路中电压和电流的波形

而在上世纪80年代起，用电器具大量的采用效率高的开关电源，由于开关电源都是在整流后用一个大容量的滤波电容，使该用电器具的负

载特性呈现容性，这就造成了交流220V在对该用电器具供电时，由于滤波电容的充、放电作用，在其两端的直流电压出现略呈锯齿波的纹波。滤

波电容上电压的最小值远非为零，与其最大值(纹波峰值)相差并不多。根据整流二极管的单向导电性，只有在AC线路电压瞬时值高于滤波电容上

的电压时，整流二极管才会因正向偏置而导通，而当AC输入电压瞬时值低于滤波电容上的电压时，整流二极管因反向偏置而截止。也就是说，在

AC线路电压的每个半周期内，只是在其峰值附近，二极管才会导通。虽然AC输入电压仍大体保持正弦波波形，但AC输入电流却呈高幅值的尖峰脉

冲，如图2所示。这种严重失真的电流波形含有大量的谐波成份，引起线路功率因数严重下降。

在正半个周期内（1800），整流二极管的导通角大大的小于1800甚至只有300－700，由于要保证负载功率的要求，在极窄的导通角期间会

产生极大的导通电流，使供电电路中的供电电流呈脉冲状态，它不仅降低了供电的效率，更为严重的是它在供电线路容量不足，或电路负载较大

时会产生严重的交流电压的波形畸变（图3），并产生多次谐波，从而，干扰了其它用电器具的正常工作（这就是电磁干扰－EMI和电磁兼容－EMC

问题）。

自从用电器具从过去的感性负载（早期的电视机、收音机等的电源均采用电源变压器的感性器件）变成带整流及滤波电容器的容性负载

后，其功率因素补偿的含义不仅是供电的电压和电流不同相位的问题，更为严重的是要解决因供电电流呈强脉冲状态而引起的电磁干扰（EMI）和电磁兼容（EMC）问题。

这就是在上世纪末发展起来的一项新技术（其背景源于开关电源的迅速发展和广泛应用）。其主要目的是解决因容性负载导致电流波形严

重畸变而产生的电磁干扰(EMl)和电磁兼容(EMC)问题。所以现代的PFC技术完全不同于过去的功率因数补偿技术，它是针对非正弦电流波形畸变而

采取的，迫使交流线路电流追踪电压波形瞬时变化轨迹，并使电流和电压保持同相位，使系统呈纯电阻性技术（线路电流波形校正技术），这就

是PFC（功率因数校正）。

所以现代的PFC功率因数校正技术完成了电流波形的校正也解决了电压、电流的同相问题。

于以上原因，要求用电功率大于85W以上（有的资料显示大于75W）的容性负载用电器具，必须增加校正其负载特性的校正电路，使其负载

特性接近于阻性（电压和电流波形同相且波形相近）。这就是现代的功率因数校正（PFC）电路。

容性负载的危害

下面的图4是不用滤波电容的半波整流电路，图5是用了大容量滤波电容的半波整流电路。我们根据这两个电路来分析两电路中电流的波

形。

D是整流管，R是负载。图4B是该电路接入交流电时电路中电压、电流波形图，

在(00～1800)t0~t3时间：t1时间电压为零电流为零，在t1时间电压达到最大值电流也达到最大值，在t3时间电压为零电流为零。（二极管导通

1800）

在（1800～3600）t3~t4:时间：二极管反偏无电压及电流。（二极管截止）

在(3600～5400)t4～t6时间：t4时间电压为零电流为零，在t5时间电压达到最大值电流也达到最大值，在t6时间电压为零电流为零。（二极管导

通1800）

结论：在无滤波电容的整流电路中，供电电路的电压和电流同相，二极管导通角为1800，对于供电线路来说，该电路呈现纯阻性的负载特

性。

D是整流管，R是负载，C是滤波电容。图5B是该电路接入交流电时电路中电压、电流波形图。

在(00～1800)t0～t3时间：t1时间电压为零电流为零，在t1时间电压达到最大值电流也达到最大值，因为此时对负载R供电的同时还要对

电容C 进行充电，所以电流的幅度比较大。在t1时间由于对电容C进行充电，电容上电压Uc达到输入交流电的峰值，由于电容上电压不能突变，使

在t1~t3期间，二极管右边电压为Uc，而左边电压在t2时间电压由峰值逐渐下降为零，t1~t3期间二极管反偏截止，此期间电流为零。（增加滤波

电容C后第一个交流电的正半周，二极管的导通角为900 ）

在(1800～3600)t3～t4时间：二极管反偏无电压及电流。（二极管截止）

在(3600～4100)t4～t5时间：由于在t3~t4时间二极管反偏，不对C充电，C上电压通过负载放电，电压逐渐下降（下降的幅度由C的容量及

R的阻值大小决定，如果C的容量足够大，而且R的阻值也足够大，其Uc下降很缓慢。）在t4~t5期间尽管二极管左边电压在逐步上升，但是由于二

极管右边的Uc放电缓慢右边的电压Uc仍旧大于左边，二极管仍旧反偏截止。

在(4100～5400)t5～t7时间：t5时间二极管左边电压上升到超过右边电压二极管导通对负载供电并对C充电，其流过二极管的电流较大，

到了t6时间二极管左边电压又逐步下降，由于Uc又充电到最大值，二极管在t6~t7时间又进入反偏截止。

结论：在有滤波电容的整流电路中，供电电路的电压和电流波形完全不同，电流波形；在短时间内呈强脉冲状态，极管导通角小于

1800（根据负载R和滤波电容C的时间常数而决定）。该电路对于供电线路来说，由于在强电流脉冲的极短期间线路上会产生较大的压降（对于内

阻较大的供电线路尤为显著）使供电线路的电压波形产生畸变，强脉冲的高次谐波对其它的用电器具产生较强的干扰。

怎样进行功率因素校正：

功率因素校正（PFC）

我们目前用的电视机由于采用了高效的开关电源，而开关电源内部电源输入部分，无一例外的采用了二极管全波整流及滤波电路。

为了抑止电流波形的畸变及提高功率因数，现代的功率较大（大于85W）具有开关电源（容性负载）的用电器具，必须采用PFC措施，PFC

有；有源PFC和无源PFC两种方式。

目前部分CRT厂家 对部分电视机的改进

不使用晶体管等有源器件组成的校正电路。一般由二极管、电阻、电容和电感等无源器件组成，向目前国内的电视机生产厂对过去设计的

功率较大的电视机，在整流桥堆和滤波电容之间加一只电感（适当选取电感量），利用电感上电流不能突变的特性来平滑电容充电强脉冲的波

动，改善供电线路电流波形的畸变，并且在电感上电压超前电流的特性也补偿滤波电容电流超前电压的特性，使功率因数、电磁兼容和电磁干扰

得以改善。

此电路虽然简单，可以在前期设计的无PFC功能的设备上，简单的增加一个合适的电感（适当的选取L和C的值），从而达到具有PFC的作

用，但是这种简单的、低成本的无源PFC输出纹波较大，滤波电容两端的直流电压也较低，电流畸变的校正及功率因数补偿的能力都很差，而且L

的绕制及铁芯的质量控制不好，会对图像及伴音产生严重的干扰，只能是对于前期无PFC设备使之能进入市场的临时措施。

有源PFC电路的原理

有源PFC则是有很好的效果，基本上可以完全的消除电流波形的畸变，而且电压和电流的相位可以控制保持一致，它可以基本上完全解决

了功率因数、电磁兼容、电磁干扰的问题，但是电路非常的复杂，其基本思路是在220V整流桥堆后去掉滤波电容（以消除因电容的充电造成的电

流波形畸变及相位的变化），去掉滤波电容后由一个“斩波”电路把脉动的直流变成高频（约100K）交流再经过整流滤波后，其直流电压再向常

规的PWM开关稳压电源供电，其过程是； AC→DC→AC→DC。

有源PFC功率因数校正的基本原理是在开关电源的整流电路和滤波电容之间增加一个DC－DC的斩波电路图8（附加开关电源），对于供电线

路来说该整流电路输出没有直接接滤波电容，所以其对于供电线路来说呈现的是纯阻性的负载，其电压和电流波形同相、相位相同。斩波电路的

工作也类似于一个开关电源。所以说有源PFC开关电源就是一个双开关电源的开关电源电路，它是由斩波器（我们以后称它为：“PFC开关电

源”）和稳压开关电源（我们以后称它为：“PWM开关电源”）组成的。

开关电源功率因数校正电路原理_软启动技术网http://www.zhel.com.cn/cpzs/gonglvyinshu/511.html

斩波器部分（PFC开关电源）

整流二极管整流以后不加滤波电容器，把未经滤波的脉动正半周电压作为斩波器的供电源，由于斩波器的一连串的做“开关”工作脉动的

正电压被“斩”成图9的电流波形，其波形的特点是：1、电流波形是断续的，其包络线和电压波形相同，并且包络线和电压波形相位同相。2、由

于斩波的作用，半波脉动的直流电变成高频（由斩波频率决定，约100KHz）“交流”电，该高频“交流”电要再次经过整流才能被后级PWM开关稳

压电源使用。3、从外供电总的看该用电系统做到了交流电压和交流电流同相并且电压波形和电流波形均符合正弦波形，既解决了功率因素补偿问

题，也解决电磁兼容（EMC）和电磁干扰（EMI）问题。

该高频“交流”电在经过整流二极管整流并经过滤波变成直流电压（电源）向后级的PWM开关电源供电。该直流电压在某些资料上把它称

为：B+PFC（TPW-4211即是如此），在斩波器输出的B+PFC电压一般高于原220交流整流滤波后的+300V，其原因是选用高电压，其电感的线径小、

线路压降小、滤波电容容量小，且滤波效果好，对后级PWM开关管要求低等等诸多好处。

黑为电压波形 红色虚线为电流包络波形。

目前PFC开关电源部分，起到开关作用的斩波管（K）有两种工作方式：

1、 连续导通模式（CCM）：开关管的工作频率一定，而导通的占空比（系数）随被斩波电压的幅度变化而变化,如图10，

图中T1 和 T2 的位置是：T1在被斩波电压（半个周期）的低电压区，T2在被斩波电压高电压区，T1（时间）＝T2（时间）从图中可以看

到所有的开关周期时间都相等，这说明在被斩波电压的任何幅度时，斩波管的工作频率不变，从图10中可以看出；在高电压区和低电压区每个斩

波周期内的占空比不同（T1和T2的时间相同，而上升脉冲的宽度不同），被斩波电压为零时（无电压），斩波频率仍然不变，所以称为连续导通

模式（CCM）该种模式一般应用在250W～2000W的设备上。

2、 不连续导通模式（DCM）：斩波开关管的工作频率随被斩波电压的大小变化（每一个开关周期内“开”“关”时间相等。如图11：T1和T2时间

不同，也反映随着电压幅度的变化其斩波频率也相应变化。被斩波电压为“零”开关停止（振荡停止），所以称为不连续导通模式（DCM），即有

输入电压斩波管工作，无输入电压斩波管不工作。他一般应用在250W以下的小功率设备上，例如海信TLM-3277液晶电视接收机开关电源的PFC部分

即工作在DCM模式。

（3）临界导通模式（CRM）或过渡模式（TCM）：

工作介于CCM和DCM之间，工作更接近DCM模式。在上一个导通周期结束后，下一个导通周期之前，电感电流将衰减为零，而且频率随着线

路电压和负载的变化而变化。

优点：廉价芯片、便于设计，没有开关的导通损耗，升压二极管的选择并非决定性的；

缺点：由于频率变化，存在潜在的EMI问题，需要一个设计精确的输入滤波器。

开关稳压电源部分（PWM开关电源）

该开关稳压电源(PWM)，是整个具有PFC功能开关电源的一部分，其工作原理及稳压性能和普通的电视机开关稳压电源一样，所不同的是普通开关

稳压电源供电是由交流220V整流供电，而此开关电源供电是由B+PFC供电(B+PFC是选取+380V)。

目前应用的具有功率因素校正开关电源中的PFC开关电源部分和PWM开关电源部分的激励部分均由一块集成电路完成，即PFC/PWM组合

IC（如TPW-4211等离子电视的ML4824及TLM-3277液晶电视的 SMA-E1017等），其基本框图如图12 （TPW4211离子电视V2屏开关电源PFC基本框图）

和图13（海信TLM-3277 液晶电视开关电源PFC/PWM基本框图）。

海信TPW-4211（V2屏）等离子电视开关电源PFC部分基本框图

海信 TLM3277 液晶电视 开关电源PFC部分基本框图

The power factor correction circuit, in the 50s of the last century, has been proposed for the low power supply efficiency caused by different phases of voltage and current (Figure 1) for the AC electrical appliances with inductive loads.

The improvement method (due to the voltage of the current lag of the inductive load, due to the difference in the phase of the voltage and current, the burden of the power supply line is aggravated and the efficiency of the power supply line is reduced, which requires the inductive power supply. "

The device is connected with a capacitor to adjust the voltage and current phase characteristics of the electrical appliance, for example, when the 40W fluorescent lamp required to be used must be parallel to a 4.75 - F capacitor. use

The capacitor is connected to the inductive load, using the characteristics of the capacitor current over voltage to compensate the characteristic of the current hysteresis voltage on the inductor to make the total characteristic close to the resistance, thus improving the low efficiency.

The method is called power factor compensation (the power factor of alternating current can be expressed by the cosine function value cos value of the phase angle of the supply voltage and the load current).

Fig. 1 waveforms of voltage and current in power supply lines with inductive loads

In the 80s of last century, a large number of switching power supplies with high efficiency were used in electrical appliances, because the switching power used a large capacity filter capacitor after rectification to make the appliance negative.

The load characteristics are capacitive, which leads to the ripple of the DC voltage at both ends of the AC 220V when the electric appliance is supplied to the appliance.  filter

The minimum value of the voltage on the wave capacitance is far from zero, and its maximum value (ripple peak) is not much different. According to the unidirectional conductivity of rectifier diodes, only the instantaneous value of AC line voltage is higher than that of filter capacitor.

When the voltage is used, the rectifier diode will pass through the forward bias, and when the instantaneous value of the AC input voltage is lower than the voltage on the filter capacitor, the rectifier diode is cut off because of the reverse bias. That is to say, in the case of

Within each half cycle of the AC line voltage, the diode will be switched on only near its peak. Although the input voltage of AC still keeps sinusoidal waveform, the AC input current has a high amplitude spike.

Flush, as shown in Figure 2. This seriously distorted current waveform contains a large number of harmonic components, resulting in a serious decline in the power factor of the circuit.

In a positive half period (1800), the conduction angle of the rectifier diode is much less than 1800 or even only 300-700. Due to the requirement of the load power, it will be during the very narrow conduction angle.

The power supply current in the power supply circuit is impulsive, which not only reduces the efficiency of the power supply, but is more serious that it is insufficient in the capacity of the power supply line, or the load of the circuit is large.

A serious waveform distortion of the AC voltage (Figure 3) and multiple harmonics are generated, which interferes with the normal work of other electrical appliances (this is EMI EMI and EMC EMC - EMC)

The problem.

A capacitive load with a rectifier and filter capacitor since the use of electrical appliances from the perceptual load of the past perceptual load (the power transformers, such as early TV, radio, etc.)

After that, the meaning of power factor compensation is not only the problem of different phases of the voltage and current of the power supply, but also to solve the problem of electromagnetic interference (EMI) and electromagnetic compatibility (EMC) caused by the strong pulse state of the power supply current.

This is a new technology developed at the end of the last century (its background comes from the rapid development and wide application of switching power supply).  The main purpose is to solve the problem of current waveform due to capacitive load.

The problem of electromagnetic interference (EMl) and electromagnetic compatibility (EMC) caused by heavy distortion. So the modern PFC technology is completely different from the former power factor compensation technology. It is aimed at the waveform distortion of non sinusoidal current.

It is adopted to force the AC line current to track the instantaneous change track of the voltage waveform and keep the current and voltage in the same phase, so that the system is pure Resistor Technology (line current waveform correction technology).

It is PFC (power factor correction).

Therefore, the modern PFC power factor correction technology has completed the correction of the current waveform and solved the problem of voltage and current phase.

For the above reasons, a capacitive load using electrical appliances with electrical power greater than 85W (some data show greater than 75W) is required to increase the correction circuit for correcting its load characteristics to load its load.

The characteristics are close to resistive (voltage and current waveforms are in-phase and waveform similar). This is the modern power factor correction (PFC) circuit.

Harm of capacitive load

The following figure 4 is a half wave rectifier circuit without the filter capacitor. Fig. 5 is a half wave rectifier circuit with a large capacity filter capacitor. Based on these two circuits, we analyze the current wave in the two circuit.

Shape.

D is a rectifier tube, and R is a load. Fig. 4B is the waveform of voltage and current in the circuit when the circuit is connected to alternating current.

In the (00 to 1800) t0~t3 time: the T1 time voltage is zero, the maximum current reaches the maximum at the T1 time voltage, and the zero current at the T3 time voltage is zero. (diode conduction

1800)

At (1800~3600) t3~t4: time: diode reverse bias voltage and current. (diode cut-off)

In the (3600~5400) T4 to T6 time: the T4 time voltage is zero, the maximum value current at the T5 time voltage reaches the maximum, and the zero current is zero at the T6 time voltage. (diode Guide

Through 1800)

Conclusion: in the rectifier circuit without filter capacitance, the voltage and current of the power supply circuit are in the same phase, and the diode conduction angle is 1800. For the power supply line, the circuit presents a pure resistive load special.

Sex.

D is a rectifier tube, R is a load, C