推荐:彻底理解PF和PFC

在比较早开始学习电源的时候,我做的一个项目用了一款带PFC功能的反激芯片单级就实现了恒流和恒压。

我当时遇到的两个问题:

什么是PFC,有的喜欢用boost做输入的PFC,比如L6562,再加降压,这么做的好处是boost级实现PFC,buck级匹配负载电压。

把上面的工作用一个芯片实现,缺点就是输出带2倍的AC工频文波,针对文波大的问题是没有办法用加大电解的方式滤除的,只能用MOS的的线性区,外搭一个恒流源,用MOS实现滤波。

用第一种方法需要2个芯片,2个MOS,而第二种就一个芯片解决了主要问题,所以在AC输入隔离场景,低成本领域反激占据了绝对的优势。

当时心中一万个为什么,为什么有的需要2级,有的只需要1级,通过大量学习,现在基本上理清楚了这些概念,也趁此机会,打算慢慢理一下这些思路,整理下来作为学习笔记发出本公众号。

非常好奇如何实现的,于是开始网上搜集大量资料。

发现这篇文章写的最明白,我也是拜读了几次才理解透彻,于是打算把这篇文章整理下来。

01

理解交流供电的特殊性

理解供电厂与用电设备模型

供电厂提供的为交流电,也就是说,供电厂提供的能量是呈现出正弦形式的波动的,而不是一直持续不变的功率。

电厂到用电设备之间的传输线是有电阻的,这些电阻会消耗能量。

用电设备有电阻性的,也有电容和电感性的。

各种负载类型的设备的等效电路

各种负载的情况

下图示出了4种类型负载的消耗能量的情况:

详细分析各种负载的情况(电阻V.S. 感容)

由前面的图可以看到,消耗的功率=U*I,电阻消耗的总是正功,而电容和电感却不是,一会正功,一会负功。也就是说,电感和电容一会从供电厂吸取能量,一会向供电厂提供能量。

这个现象的原因是:电感和电容属于储能设备,本身不消耗能量。

在这个储能放能的过程中,能量都被消耗在了供电线上了,用电设备由于没有消耗能量,供电厂不能收取电费,但供电厂依然需要架设对应的供电设备,并且不停的提供能量。

详细分析各种负载的情况(二极管的情况)

二极管形成的整流电路,加上电容,用来产生直流输出,这是一种很常见的结构,只有在AC电压比电容电压高时,二极管才能导通,此时才有电流,为了提供整个周期的功率,在此范围内必须有很大的电流,也就是说,AC源必须在短短的时间内提供够用很长一端时间的能量给设备。

由于供电厂只能产生正弦形式的功率输出,为了达到这个目的,供电厂必须建设远超出正常消耗的供电设备,以维持用电设备的用电。

02

理解PF和THD

功率因数(PF)

为了描述这种电容电感导致的,电流和电压不同步的情况,引入功率因数的定义。

用电流和电压的相位角之差的余弦值作为功率因数。那么,PF是大比较好,还是小比较好呢?

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