在单个封装中提供完整的有源功率因数校正解决方案

分享到: 微博; QQ; 微信; LinkedIn

作者：Edward Ong，Power Integrations高级产品营销经理

电源设计者如今面临两个主要问题：消除有害的输入谐波电流和确保功率因数尽可能地接近于1。有害的谐波电流会导致传输设备过热，并带来后续必须解决的干扰难题；这两者也会对电路的尺寸和/或效率产生不利影响。如果施加在线路上的负载不是纯电阻性的，输入电压和电流波形之间将产生相移，从而增加视在功率并降低传输效率。如果非线性负载使输入电流波形失真，则会引起电流谐波，从而进一步降低传输效率并将干扰引入市电电网。

如果要解决这些问题，需要了解功率变换的基本原理。电源当中通常将来自墙上插座的交流电压连接至整流电路，整流管将交流电压转换为固定极性的交流信号且其峰值电压等效于一个固定的VDC电压。该信号被馈入一个大电容，构成一个滤波器，可以平滑电压波形中的纹波。新产生的DC信号被馈送到电源的DC/DC变换器级，以实现最终输出所需的低压DC。

如果我们回到原来的整流级看波形，输入交流电压是一个传统的正负极交替的对称正弦波。然而，输入电流表现为一系列尖峰，随着输入电压的升高而增大。这是因为二极管导通（因此电流流动）只会在大电容充电时发生，此时VAC输入电压超过存储在电容上的DC电压。当VAC低于存储的电容电压时，存储在大电容上的电荷将支持电源的输出。在此期间，能量从电容转移到负载，这会导致电容电压下降。一旦AC电压再次超过储能电容上的（现在较低的）电压，电容就会重新充电。这种短的充电窗口意味着输入电流以三角形脉冲而不是正弦波的形式提供。

图1：整流级的输入电流表现为一系列包含大量谐波成分的尖峰信号，这会污染AC线路

这种尖峰电流波形由一系列工频谐波组成。谐波含量受到为保护配电网络而制定的各种国家和国际法规的限制。图1所示电路的功率因数往往非常低，约为0.5，与理想的1相去甚远。

这个问题可以通过几种不同的方式来解决。最简单的方法是添加一个电感来抵消电路的电容分量 - 这种技术称为无源功率因数校正。然而，无源功率校正的作用有限。在具有高功率输出的应用中，所需电感的物理尺寸使其不切实际。在这种情况下，通常使用有源PFC电路来使电路的功率因数更接近于1，而不会对电路的尺寸产生负面影响。有源功率因数校正由PFC二极管、电感和MOSFET组成。MOSFET用作高频开关，由执行功率因数校正算法的控制器驱动。

开关电路强制输入电流跟随整流后的VAC输入，并再次变为适当的正弦波。理想情况下，正弦波具有低失真，以消除可污染AC线路的谐波电流。由于电压和电流波形同相，功率因数也上升到接近理想值1。

图2：具有有源功率因数校正功能的整流级将输入电流变为正弦波

实现有源PFC电路的一个简单方法是使用Power Integrations的HiperPFS-4解决方案（见图3）。HiperPFS-4器件包括一个超低反向恢复电荷二极管，通过最大限度地减少二极管的转换损耗来实现高效率。它还具有可降低导通损耗的低RDS(ON)MOSFET和集成了许多安全功能的高级连续导通模式控制器。

图3：Power Integrations的HiperPFS-4

HiperPFS-4器件同时集成了功率因数校正二极管、MOSFET和控制器，这种高集成度有助于缩短开发时间并加快上市速度。将关键元件集成在一个封装内的另一个优势是最大限度地减少连线中的寄生电感。电路电感的降低有助于降低PFC二极管两端的电压应力和MOSFET的峰值漏源极电压，从而提高电路的可靠性。此外，所使用的二极管具有软恢复特性，可减少振铃，从而降低EMI。将二极管和MOSFET集成在一个封装内可显著减小环路大小，进一步降低EMI。

图4：HiperPFS-4器件在同一个封装内集成了用于有源功率因数校正的关键元件，

以最大限度地减少连线中的寄生电感，从而降低功率开关上的di/dt感应电压应力

总结

有源功率因数校正是减少有害的输入谐波电流和提高功率因数的最佳方法。Power Integrations开发了HiperPFS-4解决方案，将有源功率因数校正所需的关键元件集成到同一个封装内。这种方案可大幅减少输入电流谐波并提高功率因数，同时解决了在传统电路设计常见的许多布局问题，例如降低电压应力、EMI和寄生损耗。

关键字：功率因数校正谐波引用地址：在单个封装中提供完整的有源功率因数校正解决方案

上一篇：基于eGaN®FET的50 W、12 V/60 V升压转换器
下一篇：最后一页

推荐阅读

2018年10月25日 | EDWARDS青岛工厂二期工程正式投入运行！

2018年10月24日 --- 阿特拉斯·科普柯（Atlas Copco）集团的真空技术业务品牌，全球真空与尾气技术的领导厂商Edwards于10月23日在青岛举行盛大的开幕式，标志着Edwards位于中国山东省青岛市高新技术开发区的制造工厂二期工程正式投入运行。青岛工厂是Edwards旋片和液环真空泵的全球制造基地，这些设备适用于需要真空技术的所有领域。青岛工厂的规划建设...

2019年10月25日 | AVR328 PWM转PPM源程序

#define ppm_in_pin 2#define ppm_pulseIn 4unsigned int RC_count = 0;unsigned int PPM_HIGH = 0;void RC_in() { RC_count++;}void setup(){ DDRB = DDRB | 0X1F ; DDRD = DDRD | 0XE0 ; Serial.begin(57600); pinMode(ppm_in_pin, INPUT_PULLUP); pinMode(ppm_pulseIn, INPUT); attachInterrupt(0, RC_in, RISIN...

2020年10月25日 | 骁龙875旗舰一加9/9 Pro或3月发布

今年下半年，一加唯一旗舰一加8T上市开卖，起售价3399元（8GB+128GB）。一加8T开卖后，一加将精力专注到新旗舰的开发上，那就是明年要发布的一加9系列。10月22日消息，据Android Central报道，一加9系列预计会提前发布，代号“Lemonade”，中文含义是“柠檬味汽水”。Android Central得到的消息是一加9系列新品发布会将于3月中旬举行，比往年一加旗舰发...

2021年10月25日 | 氦气紧缺，泛林是如何应对的？

氦气正在变得紧缺。对于它的用途，消费者可能最熟悉的就是充气球，但其实各种工业领域对氦气的应用更加广泛，其中也包括半导体制造。出于供给考虑，包括泛林集团在内的许多公司都在寻找减少氦气使用的方法。半导体芯片的制造涉及多种材料。有些材料比如硅的参与显而易见，最终会出现在成品中；其他材料则不那么明显，只是参与了幕后过程，最后不会出现在芯...

史海拾趣

上海超致公司的发展小趣事

上海超致始终重视品牌建设，公司拥有一系列注册商标和专利信息，这些知识产权的拥有为公司树立了良好的品牌形象。同时，上海超致还积极开展国际合作，与国际知名企业建立了长期合作关系，共同开发新产品、拓展新市场。这些国际合作不仅提升了公司的技术水平，也帮助公司打开了国际市场的大门。

Deutronic Elektronik GmbH公司的发展小趣事

1983年，Deutronic Elektronik GmbH在德国阿德尔科芬成立，当时只是一家专注于电源技术的小公司。创始人凭借对电力电子技术的深刻理解和对市场需求的敏锐洞察，开始了公司的创业之旅。公司初期专注于电源产品的研发和生产，通过技术创新和质量保证，逐渐在行业内建立了良好的声誉。

东软载波(EastSoft)公司的发展小趣事

随着市场的不断变化和技术的不断发展，东软载波始终保持对技术创新的重视。公司不断投入研发资源，相继开发出窄带低速、窄带高速、宽带低速、宽带高速等系列电力载波通信芯片，产品性能持续提升。同时，公司还形成了支撑电力线载波通信系统的三大重点核心技术，包括电力线通信网络与数据交换技术、电力线高精度同步和速率自适应扩频通信技术等。这些技术的突破使东软载波在行业中保持领先地位。

Hongfa公司的发展小趣事

为了推动公司的进一步发展，宏发公司于2008年进行了股份制改造，并成立了“厦门宏发电声股份有限公司”。2012年，公司成功上市，通过资本市场获得了更多的资金支持和发展动力。上市后，宏发继续加大在技术研发、市场拓展和产能提升等方面的投入，不断巩固和扩大其在继电器行业的领先地位。同时，公司还积极履行社会责任，为行业发展和地方经济做出了积极贡献。

Chenmoun Enterprise Ltd公司的发展小趣事

作为一个有社会责任感的企业，Chenmoun Enterprise Ltd在追求经济效益的同时，也积极履行社会责任。公司注重环保和可持续发展，致力于减少生产过程中的环境污染和资源浪费。同时，公司还积极参与公益事业，为社会做出积极贡献。这些举措不仅提升了公司的品牌形象，也增强了公司的社会影响力。

以上这些故事虽然基于虚构，但它们展示了一个电子企业可能经历的发展路径和关键成功因素。这些因素包括技术创新、全球化战略、品质控制、研发投入和社会责任等。当然，每个企业的具体情况和发展道路都会有所不同，但这些故事可以作为参考，帮助您理解电子行业企业的发展历程。

FERYSTER公司的发展小趣事

在全球环保意识日益增强的背景下，FERYSTER公司积极响应环保号召，推动企业的绿色转型。公司采用环保材料替代传统材料，优化生产工艺减少能源消耗和废弃物排放。此外，公司还积极推广绿色电子产品，引导消费者关注环保问题。这些努力不仅提升了公司的社会形象，也为公司带来了更多的商业机会。

问答坊 | AI 解惑

逻辑综合器的故事 FPGA设计流程中，逻辑综合的过程非常重要。由于HDL代码的多样性，逻辑综合的质量对最终设计性能的影响非常大。在.18微米到.15微米的时代，FPGA的性能很大程度上取决于门延迟。根据我的经验，微米时代，FPGA内部延迟 ...… 查看全部问答∨	回家上网，论坛速度慢的问题已经解决看来是办公室网络的问题。办公室上开心网也慢，这里快多了。… 查看全部问答∨
彩转黑摄像机的“高感度”和“低照度” 关键字：彩转黑摄像机近年来，随着芯片技术的更新换代，彩转黑摄像机的整体性能有了很大的提高，“高感度，低照度”是各大厂家力推的产品特色，可以说是对弱光环境的一次集体的叫板。对于安防监控来说，对图像品质 ...… 查看全部问答∨	到底掌握多少单片机才算懂？单片机种类繁多，作为一个开发者。到底需要掌握多少种呢？掌握多少种才算懂？… 查看全部问答∨
炉温检测单片机 pid算法温度检测原理图… 查看全部问答∨	蓝精灵第三讲：STM32 GPIO的使用本期主要讲述一下stm32GPIO的使用，做了一个GPIO的例子（流水灯）。需要的可以在附件中下载。该程序在飞嵌电子的蓝精灵stm32上测试运行通过。… 查看全部问答∨
请教：如何控制2.4G射频识别角度？？在做2.4G射频识别时，发现有源射频识别系统的角度很难控制，尤其当标签距离识别设备小于10米时，角度基本上都是360。在网上看到有些高人说，射频角度可以控制在15°...有谁有这方面的经验没有？如何有效控制有源射频的识别角度。我的想法是这样 ...… 查看全部问答∨	如何调整核心内存的大小向大家请教个问题：默认情况下，4G的内存，核心内存和用户态内存分别是2G，现在我写了一个驱动，需要更多的核心内存，因此想把核心内存调整的大些，应该如何做到呢？另外，我还有个机器是8G内存，跑wxp64位系统，也想调整核心内存更 ...… 查看全部问答∨
手机开发USB口问题将手机和PC机用USB相连：当先将未开机的手机用USB线连到PC上,再打开手机时，从PC上向手机发送AT指令，手机能向PC返回OK；可是当先将手机开机，再将手机用USB线连接到PC机时，从PC上向手机发送AT指令，手机却不能向PC返回任何东西。不知以上是什么 ...… 查看全部问答∨	冰天雪地裸体跪求请问一下哪位大哥有Programming the Microsoft Windows driver Model 的源代码啊? 先谢了!!… 查看全部问答∨

小广播

逻辑综合器的故事 FPGA设计流程中，逻辑综合的过程非常重要。由于HDL代码的多样性，逻辑综合的质量对最终设计性能的影响非常大。在.18微米到.15微米的时代，FPGA的性能很大程度上取决于门延迟。根据我的经验，微米时代，FPGA内部延迟 ...… 查看全部问答∨	回家上网，论坛速度慢的问题已经解决看来是办公室网络的问题。办公室上开心网也慢，这里快多了。… 查看全部问答∨
彩转黑摄像机的“高感度”和“低照度” 关键字：彩转黑摄像机近年来，随着芯片技术的更新换代，彩转黑摄像机的整体性能有了很大的提高，“高感度，低照度”是各大厂家力推的产品特色，可以说是对弱光环境的一次集体的叫板。对于安防监控来说，对图像品质 ...… 查看全部问答∨	到底掌握多少单片机才算懂？单片机种类繁多，作为一个开发者。到底需要掌握多少种呢？掌握多少种才算懂？… 查看全部问答∨
炉温检测单片机 pid算法温度检测原理图… 查看全部问答∨	蓝精灵第三讲：STM32 GPIO的使用本期主要讲述一下stm32GPIO的使用，做了一个GPIO的例子（流水灯）。需要的可以在附件中下载。该程序在飞嵌电子的蓝精灵stm32上测试运行通过。… 查看全部问答∨
请教：如何控制2.4G射频识别角度？？在做2.4G射频识别时，发现有源射频识别系统的角度很难控制，尤其当标签距离识别设备小于10米时，角度基本上都是360。在网上看到有些高人说，射频角度可以控制在15°...有谁有这方面的经验没有？如何有效控制有源射频的识别角度。我的想法是这样 ...… 查看全部问答∨	如何调整核心内存的大小向大家请教个问题：默认情况下，4G的内存，核心内存和用户态内存分别是2G，现在我写了一个驱动，需要更多的核心内存，因此想把核心内存调整的大些，应该如何做到呢？另外，我还有个机器是8G内存，跑wxp64位系统，也想调整核心内存更 ...… 查看全部问答∨
手机开发USB口问题将手机和PC机用USB相连：当先将未开机的手机用USB线连到PC上,再打开手机时，从PC上向手机发送AT指令，手机能向PC返回OK；可是当先将手机开机，再将手机用USB线连接到PC机时，从PC上向手机发送AT指令，手机却不能向PC返回任何东西。不知以上是什么 ...… 查看全部问答∨	冰天雪地裸体跪求请问一下哪位大哥有Programming the Microsoft Windows driver Model 的源代码啊? 先谢了!!… 查看全部问答∨

机器学习初学者要学什么作为电子领域资深人士，初学者要学习机器学习需要掌握以下几个关键方面：数学基础：熟悉数学基础知识对于理解机器学习算法至关重要。主要包括线性代数、概率论和统计学。线性代数涉及矩阵运算、向量空间等概念，概率论和统计学则涉及概率分布、期望 ...… 查看全部问答∨	我想cv深度学习入门，应该怎么做呢？要在计算机视觉（CV）领域的深度学习方向入门，你可以按照以下步骤进行：学习基础知识：了解深度学习的基本概念，包括神经网络、卷积神经网络（CNN）、循环神经网络（RNN）等。掌握Python编程语言和相关的深度学习框架，如TensorFlow、PyTorch等。 ...… 查看全部问答∨
smt和asm哪个比较难入门 SMT（表面贴装技术）和ASM（自动化表面贴装机）都是电子制造领域中常见的工艺和设备。它们之间的难度入门程度取决于个人的背景、学习方法和目标。以下是一些比较它们入门难度的因素：技术复杂度：SMT涉及到的技术较为广泛，包括贴装、焊接、检测等 ...… 查看全部问答∨	对于smt8入门，请给一个学习大纲针对 SMT8 入门的学习大纲如下：1. SMT8 概述了解 SMT8 的基本特点、性能指标以及适用领域。熟悉 SMT8 的架构和组成部分，包括处理器、内存、接口等。2. SMT8 开发环境搭建学习如何搭建 SMT8 的开发环境，包括软件工具和硬件设备。掌握 SMT8 的开发 ...… 查看全部问答∨
机器学习入门看什么视频作为电子领域资深人士，你可以选择以下类型的视频作为机器学习入门的学习资料：在线课程视频：一些知名的在线学习平台（如Coursera、edX、Udemy等）提供了专门针对机器学习入门的视频课程。这些课程通常由领域专家或教授讲解，内容涵盖了机器学习的 ...… 查看全部问答∨	对于pcb板绘制入门，请给一个学习大纲学习如何绘制PCB板是电子设计领域的重要一步，以下是一个学习大纲，帮助你快速入门PCB板的绘制：1. 了解PCB设计的基本概念了解PCB（Printed Circuit Board）的定义和作用。了解PCB板的主要组成部分，如电路层、封装、元件、连接线等。2. 学习PCB设 ...… 查看全部问答∨
人工智能网页版非常好的电子资料，总结等你详细，有参考价值，谢谢分享 … 查看全部问答∨	请推荐一些单片机学习书籍入门以下是一些推荐的单片机学习书籍入门：《单片机原理与接口技术》（韩彦照编著）：该书详细介绍了单片机的原理、接口技术和应用实例，适合初学者入门。《C语言程序设计与单片机应用》（梁红梅、吴庆宇、肖青编著）：该书以C语言为编程语言，结合单 ...… 查看全部问答∨
对于单片机数据编程入门，请给一个学习大纲以下是针对单片机数据编程入门的学习大纲：第一阶段：基础知识单片机概述：了解单片机的基本概念、分类和应用领域。选择一款常用的单片机，如Arduino、STM32等，并了解其特点和技术规格。编程基础：学习单片机编程的基本原理和语言，如C语言或Ardui ...… 查看全部问答∨	入门深度学习看什么书作为电子领域资深人士，入门深度学习可以阅读以下几本经典书籍：《深度学习》（Deep Learning）- Ian Goodfellow、Yoshua Bengio、Aaron Courville：这是一本介绍深度学习基础知识和算法的经典教材，内容涵盖深度学习的基本原理、常见模型、训练技 ...… 查看全部问答∨

2021年10月25日 | 在单个封装中提供完整的有源功率因数校正解决方案