开关电源PFC及其工作原理(图文)

看该用电系统做到了交流电压和交流电流同相并且电压波形和电流波形均符合正弦波形，既解决了功率因素补偿问题，也解决电磁兼容(EMC)和电磁干扰(EMI)问题。

该高频“交流”电在经过整流二极管整流并经过滤波变成直流电压(电源)向后级的PWM开关电源供电。该直流电压在某些资料上把它称为：B+PFC(TPW-4211即是如此)，在斩波器输出的B+PFC电压一般高于原220交流整流滤波后的+300V，其原因是选用高电压，其电感的线径小、线路压降小、滤波电容容量小，且滤波效果好，对后级PWM开关管要求低等等诸多好处。

黑为电压波形 红色虚线为电流包络波形

图9

目前PFC开关电源部分，起到开关作用的斩波管(K)有两种工作方式：

1、 连续导通模式(CCM)：开关管的工作频率一定，而导通的占空比(系数)随被斩波电压的幅度变化而变化,如图10，

图中T1 和 T2 的位置是：T1在被斩波电压(半个周期)的低电压区，T2在被斩波电压高电压区，T1(时间)=T2(时间)从图中可以看到所有的开关周期时间都相等，这说明在被斩波电压的任何幅度时，斩波管的工作频率不变，从图10中可以看出;在高电压区和低电压区每个斩波周期内的占空比不同(T1和T2的时间相同，而上升脉冲的宽度不同)，被斩波电压为零时(无电压)，斩波频率仍然不变，所以称为连续导通模式(CCM)该种模式一般应用在250W～2000W的设备上。

图10

2、 不连续导通模式(DCM)：斩波开关管的工作频率随被斩波电压的大小变化(每一个开关周期内“开”“关”时间相等。如图11：T1和T2时间不同，也反映随着电压幅度的变化其斩波频率也相应变化。被斩波电压为“零”开关停止(振荡停止)，所以称为不连续导通模式(DCM)，即有输入电压斩波管工作，无输入电压斩波管不工作。他一般应用在250W以下的小功率设备上，例如海信TLM-3277液晶电视接收机开关电源的PFC部分即工作在DCM模式。

图11

(3)临界导通模式(CRM)或过渡模式(TCM)：

工作介于CCM和DCM之间，工作更接近DCM模式。在上一个导通周期结束后，下一个导通周期之前，电感电流将衰减为零，而且频率随着线路电压和负载的变化而变化。

优点：廉价芯片、便于设计，没有开关的导通损耗，升压二极管的选择并非决定性的;

缺点：由于频率变化，存在潜在的EMI问题，需要一个设计精确的输入滤波器。

开关稳压电源部分(PWM开关电源)

该开关稳压电源(PWM)，是整个具有PFC功能开关电源的一部分，其工作原理及稳压性能和普通的电视机开关稳压电源一样，所不同的是普通开关稳压电源供电是由交流220V整流供电，而此开关电源供电是由B+PFC供电(B+PFC是选取+380V)。

目前应用的具有功率因素校正开关电源中的PFC开关电源部分和PWM开关电源部分的激励部分均由一块集成电路完成，即PFC/PWM组合IC(如TPW-4211等离子电视的ML4824及TLM-3277液晶电视的 SMA-E1017等)，其基本框图如图12 (TPW4211离子电视V2屏开关电源PFC基本框图)和图13(海信TLM-3277 液晶电视开关电源PFC/PWM基本框图)。

图12 海信TPW-4211(V2屏)等离子电视开关电源PFC部分基本框图

图13 海信 TLM3277 液晶电视