开关电源功率因数校正电路设计与应用实例之：概述 （一）

从前面的描述可以清楚地看到，高功率因数和低谐波是一致的。但是，它们之间没有直接的关系，总谐波失真和功率因数的关系体现在下列等式：

PF=Kd×K(1-2)Kd =

式中，Kd为失真系数;K为输入电流的基波分量和输入电压的相角系数。

因此，当输入电流的基波分量和输入电压同相时，K=1且PF=Kd×K= Kd

即使是完美的正弦电流，只要它的相位和电压不一致，也会得出欠佳的功率因数。对纯正弦波电压和电流而言，由于它的总谐波成分为零，所以波形失真系数为1，并且正弦波电压和电流之间相位差

为0，从而电源输入侧的功率因数就为1，如果正弦波电压和电流之间相位差不为0，则电路的功率因数是它们相位差的余弦值。

当=0，时(为计算方便)，功率因数与THD间存在如表1-1所示的关系。可见，当THD≤5%时，功率因数可控制在0.999左右。由此得出，10%的THD 对应大约于0.995的功率因数。显然，无论是从电流的最小化还是减小对其他设备的干扰角度来看，对每个谐波设定限制可以更好地完成控制输入电流“污染”的目标。虽然这个对输入电流进行整形的过程通常被称作功率因数校正，但在国际规范中，通常以谐波含量来衡量整形是否成功。

因此，如何消除和抑制谐波对公共电网的污染，提高功率因数成为当今国内外电源界研究的重要课题。PFC，技术应用到新型开关电源中，已成为新一代开关电源的主要标志之一。

(4)不良功率因数的成因

由PF=

可知，PF值由以下两个因素决定：一是输入基波电压与输入基波电流的相位差，二是输入电流的波形畸变因数。

① 相控整流电路

对于常见相控整流电路，其基波电压和基波电流的位移因数如表1-2所示。

功率因数低的主要原因是基波电压和基波电流位移因数，即受可控硅控制角的影响，使电流滞后于电压，即≤1。改善功率因数的措施，一般是在负载端并联一个性质相反的电抗元件。若电网呈感性，通常采用电容补偿的方法。

②开关整流电路

对开关整流电路而言，AD/DC前端通常由桥式整流器和大容量滤波器组成如图1-3所示。在这种电路中，只有当线路的峰值电压大于滤波电容两端的电压时，整流元件中才有电流流过，如图1-4所示。输入电流i呈尖脉冲形式(u为输入电压)，且产生一系列奇次谐波(图1-5)，致使功率因数降低，为0.6～0.7。所以，对开关整流电路而言，不良功率因数主要源于电流波形的畸变。