PFC架構(gòu)的加入，可有效提高電網(wǎng)利用率

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李誠）近年來，新能源汽車、超充樁、氮化鎵快充等概念大火，對電力需求提高。工程師們不斷優(yōu)化電路方案，以實現(xiàn)更高的系統(tǒng)效率和更快的系統(tǒng)響應(yīng)速度，減少元器件的用量，降低產(chǎn)品成本?，F(xiàn)在很多電源適配器、電源管理模塊的電路拓?fù)渲卸技尤肓?a target="_blank">PFC電路架構(gòu)以提高系統(tǒng)效率。

PFC電路作用及特點

PFC（功率因素校正），其主要作用是表示實際有效功率和總耗電量的關(guān)系，PFC值表示電力被有效利用的程度，PFC值越高，代表電能被有效利用率越高。PFC電路一般會設(shè)計在電源開關(guān)電路中，提高功率因素，減小無功功率的損耗，從而達(dá)到提高電網(wǎng)利用率的效果。

PFC電路主要分為主動式PFC和被動式PFC。主動式PFC也可稱有源PFC，其電路主要特點為體積小、功率因素高、輸出直流電壓紋波小、濾波電容少。主動PFC是通過PFC控制器對電流波形進(jìn)行調(diào)制及相位補償，功率因素最高可達(dá)98%以上。使用了主動電路PCF電路的電路無需再添加待機變壓器在電路中，可有效減小設(shè)備體積。被動式PFC也可稱為無源PFC，被動式PFC的功率因素低于主動式PFC，被動式PFC功率因素一般在0.7~0.8之間。主要是通過電感補償?shù)姆绞絹頊p小相位差提高功率因素。在制造成本方面主動式PFC的成本較高。為實現(xiàn)電網(wǎng)利用率達(dá)到最高，往往采用主動式PFC電路。想要達(dá)到更高的功率因素主要還是看PFC控制芯片的性能。下文將對幾款PFC芯片進(jìn)行講解。

ST 基于BCD 60II技術(shù)的PFC控制芯片

L4981系列是意法半導(dǎo)體基于BCD 60II技術(shù)的PFC控制器芯片，該系列芯片可實現(xiàn)高達(dá)99%的功率因素，并且內(nèi)部集成了高效的電源效率控制功能，L4981可用于主電源電壓在 85V 至 265V 電壓之間的系統(tǒng)中，無需任何線開關(guān)，且可在－40℃~125℃的環(huán)境溫度下正常工作。 L4981系列提供了兩款PFC芯片，L4981A為固定頻率，L4981B為線性調(diào)制頻率，并對濾波器的大小進(jìn)行了優(yōu)化，固定頻率平均電流模式和線路調(diào)制頻率平均電流模式分別與PWM 控制器配合使用，無需坡度補償即可保持正弦線電流。在內(nèi)部功能集成方面，除了內(nèi)集成電源 MOSFET 門驅(qū)動程序外，還集成了誤差放大器、欠壓鎖定、電流傳感器及軟起動，為了外圍電路更為精簡，還集成了電流保護(hù)和電壓保護(hù)等功能，可通過調(diào)制L4981A電阻的大小來提高過流保護(hù)等級。L4981A采用外部隔離能更好的提高精度。

MPS CrM/DCM 多模式 PFC 控制芯片

MP44018A 是一款CrM/DCM 多模式 PFC 控制器，該 PFC控制器可應(yīng)用于85V~305V的電壓網(wǎng)絡(luò)中，在－40℃~125℃的環(huán)境溫度下工作對芯片造成影響不大。MP44018A內(nèi)部集成度高，外圍電路元器件較少，電路簡單。在輕載狀態(tài)時功率因素為50%，在負(fù)載狀態(tài)時功率因素達(dá)95%以上。由于該PFC控制芯片的供電電流較小，僅為2.1mA，在待機狀態(tài)下可實現(xiàn)低于30mW的待機功耗。為提升輕載效率，MP44018A在輕載狀態(tài)下采用了延長死區(qū)時間的方法來降低開關(guān)頻率。與傳統(tǒng)固定的死區(qū)時間相比采用可調(diào)整死區(qū)時間的方法，可實現(xiàn)更低的總諧波失真。在降低開關(guān)損耗方面該PFC控制芯片還采用了谷底導(dǎo)通的方式，使開關(guān)損耗最小化。MP44018A為提高系統(tǒng)可安全性、可靠性，在芯片內(nèi)部集成了過壓保護(hù)、限流保護(hù)、過流保護(hù)、欠壓保護(hù)、使能進(jìn)入和欠壓退出（BI和BO）、過溫保護(hù)等保護(hù)功能。

連續(xù)導(dǎo)通模式（CCM）PFC 控制芯片

ICE3PCS01G是一顆采用了BiCMOS技術(shù)的第二代連續(xù)導(dǎo)通模式PFC控制芯片，該PFC控制芯片可在85V~265V較寬范圍的交流電網(wǎng)中使用，在負(fù)載狀態(tài)下功率因數(shù)可達(dá)90%以上，內(nèi)部集成了升壓轉(zhuǎn)換器，可在連續(xù)導(dǎo)通的模式下工作。該芯片內(nèi)部電路采用內(nèi)部電流回路和外部電壓回路分級聯(lián)控的方式。它利用PWM占空比對線路輸入電壓的依賴性來確定相應(yīng)的輸入電流。在輕負(fù)載條件下，系統(tǒng)可不進(jìn)入連續(xù)導(dǎo)通模式（DCM)，從而避免產(chǎn)生更高的諧波。外部電壓回路控制著輸出最大電壓，并在芯片內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，根據(jù)負(fù)載條件將內(nèi)部PI補償轉(zhuǎn)換為適當(dāng)?shù)闹绷麟妷?，以控制輸入電流的振幅。該PFC控制芯片還集成了很多保護(hù)功能，如欠壓鎖定、過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)等，以確保設(shè)備能安全穩(wěn)定的運行。

總體來說，通過以上三款芯片的比較，ST的 L4981系列最為出色，功率因素達(dá)到了99%以上，將無功功率最小化，電路中使用這款PFC控制芯片，可有效降低電路損耗。

總結(jié)

自從IEC61000-3-2標(biāo)準(zhǔn)頒布生效后，眾多廠商在生產(chǎn)電器時都會考慮到功率因素的問題，是否需要在電路中加入PFC電路，PFC電路能有效的減少電源無用功率，提高電網(wǎng)電力的利用率。