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    功率因數校正電路工作原理-功率因數校正專用型號 原廠產品-KIA MOS管

    信息來源:本站 日期:2019-04-22 

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    功率因數校正

    功率因數校正簡介

    PFC的英文全稱為“Power Factor Correction”,意思是“功率因數校正”,功率因數指的是有效功率與總耗電量(視在功率)之間的關系,也就是有效功率除以總耗電量(視在功率)的比值。 基本上功率因數可以衡量電力被有效利用的程度,當功率因數值越大,代表其電力利用率越高。


    功率因數是用來衡量用電設備用電效率的參數,低功率因數代表低電力效能。為了提高用電設備功率因數的技術就稱為功率因數校正。


    計算機開關電源是一種電容輸入型電路,其電流和電壓之間的相位差會造成交換功率的損失,此時便需要PFC電路提高功率因數。目前的PFC有兩種,一種為被動式PFC(也稱無源PFC)和主動式PFC(也稱有源式PFC)。


    功率因數校正電路工作原理

    功率因數校正補償:在上世紀五十年代,已經針對具有感性負載的交流用電器具的電壓和電流不同相(圖1)從而引起的供電效率低下提出了改進方法(由于感性負載的電流滯后所加電壓,由于電壓和電流的相位不同使供電線路的負擔加重導致供電線路效率下降,這就要求在感性用電器具上并聯一個電容器用以調整其該用電器具的電壓、電流相位特性,例如:當時要求所使用的40W日光燈必須并聯一個4.75μF的電容器)。用電容器并連在感性負載,利用其電容上電流超前電壓的特性用以補償電感上電流滯后電壓的特性來使總的特性接近于阻性,從而改善效率低下的方法叫功率因數補償(交流電的功率因數可以用電源電壓與負載電流兩者相位角的余弦函數值cosφ表示)。


    功率因數校正

    圖1


    在具有感性負載中供電線路中電壓和電流的波形

    而在上世紀80年代起,用電器具大量的采用效率高的開關電源,由于開關電源都是在整流后用一個大容量的濾波電容,使該用電器具的負載特性呈現容性,這就造成了交流220V在對該用電器具供電時,由于濾波電容的充、放電作用,在其兩端的直流電壓出現略呈鋸齒波的紋波。


    濾波電容上電壓的最小值遠非為零,與其最大值(紋波峰值)相差并不多。根據整流二極管的單向導電性,只有在AC線路電壓瞬時值高于濾波電容上的電壓時,整流二極管才會因正向偏置而導通,而當AC輸入電壓瞬時值低于濾波電容上的電壓時,整流二極管因反向偏置而截止。也就是說,在AC線路電壓的每個半周期內,只是在其峰值附近,二極管才會導通。雖然AC輸入電壓仍大體保持正弦波波形,但AC輸入電流卻呈高幅值的尖峰脈沖,如圖2所示。這種嚴重失真的電流波形含有大量的諧波成份,引起線路功率因數嚴重下降。


    在正半個周期內(1800),整流二極管的導通角大大的小于1800甚至只有300-700,由于要保證負載功率的要求,在極窄的導通角期間會產生極大的導通電流,使供電電路中的供電電流呈脈沖狀態,它不僅降低了供電的效率,更為嚴重的是它在供電線路容量不足,或電路負載較大時會產生嚴重的交流電壓的波形畸變(圖3),并產生多次諧波,從而,干擾了其它用電器具的正常工作(這就是電磁干擾-EMI和電磁兼容-EMC問題)。


    功率因數校正

    圖2


    自從用電器具從過去的感性負載(早期的電視機、收音機等的電源均采用電源變壓器的感性器件)變成帶整流及濾波電容器的容性負載后,其功率因素補償的含義不僅是供電的電壓和電流不同相位的問題,更為嚴重的是要解決因供電電流呈強脈沖狀態而引起的電磁干擾(EMI)和電磁兼容(EMC)問題。


    這就是在上世紀末發展起來的一項新技術(其背景源于開關電源的迅速發展和廣泛應用)。其主要目的是解決因容性負載導致電流波形嚴重畸變而產生的電磁干擾(EMl)和電磁兼容(EMC)問題。所以現代的PFC技術完全不同于過去的功率因數補償技術,它是針對非正弦電流波形畸變而采取的,迫使交流線路電流追蹤電壓波形瞬時變化軌跡,并使電流和電壓保持同相位,使系統呈純電阻性技術(線路電流波形校正技術),這就是PFC(功率因數校正)。

    所以現代的PFC技術完成了電流波形的校正也解決了電壓、電流的同相問題。


    功率因數校正

    圖3


    于以上原因,要求用電功率大于85W以上(有的資料顯示大于75W)的容性負載用電器具,必須增加校正其負載特性的校正電路,使其負載特性接近于阻性(電壓和電流波形同相且波形相近)。這就是現代的功率因數校正(PFC)電路。


    功率因數校正電路圖


    功率因數校正


    功率因數校正電路專用碳化硅二極管-可易亞(KIA)半導體

    PFC電路專用碳化硅二極管型號如下:


    功率因數校正


    KIA半導體碳化硅二極管產品特點

    KIA半導體設計生產的碳化硅二極管具有較短的恢復時間、溫度對于開關行為的影響較小、標準工作溫度范圍為-55℃到175℃,大大降低散熱器的需求。碳化硅二極管的主要優勢在于它具有超快的開關速度且無反向恢復電流,與硅器件相比,它能夠大大 降低開關損耗并實現卓越的能效。更快的開關速度同時也能讓制造商減小產品電磁線圈以及相關無源組件的尺寸,從而提高組裝效率,減輕系統重量,并降低物料(BOM)成本。


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