连续型主动PFC电源的的硬件构架研究
0赞功因修正器的主要作用及模型分析
这里谈到的功因修正器它的主要作用就是让电压与电流的相位相同并且可以使负载近似于纯阻性，根据在设计电路过程中所用到的元器件，通常可以分为被动式功因修正器和主动式功因修正器两种类型。下面，分别介绍这两类功因修正器的硬件构架，重点介绍主动型PFC电路。
在实际运用中，如果对功因值的要求较不是很严谨，那么可以采用普遍称之为被动式功因修正器的电路来修正电路的功率因数数值，其作法是使用含有气隙硅钢片形式的电感串联在输入端上（如图1.4），或配合电容作ＬＣ型或π型低通滤波器。然而愈是要对低频有作用的电感，其电感值必需愈大，因此，常用来组装在个人电脑上的ATX Power，若加装电感或π型滤波器形成被动式功因修正器时，体积都相当大且笨重，功因值在最好的状况下也只能达到70%而已，在严格的功因要求规范下并不适用。
若要在Universal Full rang（90〜265VAC）的交流输入电压且轻重载状况下都能达到80%以上功因值，则主动式功因修正器是必要的选择。市面上所能见到的主动式功因修正器架构上多为升压式的电路架构（Boost Topology）如图4.1所示，电感作用波形如图1.2所示。输入电压要求为90〜265VAC，在Vd 点则为127〜375V 直流电压，而即由升压电路升压到输出电压Vo为400V的直流，其作用步骤如下：
（1）当场效应管Ｑ导通（ON）时，电感上的电压VL＝V d，此时Vd、L、Q 形成回路，Vd 对电感L 充电，回路如虚线所示，此时电感电流ιＬ循着同一斜率上升，到场效应管Ｑ截止（off）为止，工作周期（DT）结束。
（2）当场效应管Ｑ截止（off）时，电感电压反相且加上Vd 经由二极管Ｄ对输出端开始放电，此时电容Ｃ是成充电状态，且RL 维持Vo 输出，其中Vo 之大小为输入电压Vd 加上电感电压（-VL）的值（由于电感电压反相，-VL 反而是正值），其回路如图4.1中灰线所示，直到场效应管Ｑ再度导通为止（即（1-D）T 时间段结束）。由由图1.2的电压波形，即可计算出输出电压VO 和输入电压Vd 的比值，即VO/Vd，由能量不灭定律可知，电感在充放电期间其磁通量Q=VT（Ｖ：电压，Ｔ：时间）相等，故图4.2中电压波形的Ａ和Ｂ部分的面积是相等的，而Ｂ面积代表负磁通，故在计算时其电压Vd-Vo要用Vo-Vd 代入，其演算式如下：
VdDT = (Vo－Vd)(1－D)T （1-1）
VdDT = VoT－VdT－VoDT+VdDT （12）
VdT = VoT －VoDT （1-3）
Vo/Vd= 1/(1－D)，其中,0＜D＜1； （1-4）
由于Ｄ小于1，可知Vo/Vd 的值必定大于1，故知电路有升压的作用，若依照输出电压Vo= 400V 规格的PFC而言，由图1.1充电回路上可知在场效应管Ｑ导通时，二极管的阳极直接接地，而输出电压维持在Vo为400V的状况，故二极管Ｄ的耐压必需要超过400V以上，一般都选用耐压500V〜600V的快恢复二极管（Hyper fast Diode），业界常用的规格如表1.1所示。其中值得一提的是英飞凌公司（Infineon Tech.）在2001 年末以专业的半导体制程，制作出硅碳化物（Silicon Carbide）SDX40S60 系列高压肖特基二极体，其反向回复时间（Reverse recovery Time为零，可以大大改善升压器的效率，使电路近乎理想。
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在场效应管方面，由图1.1电路的放电回路（灰线）中可知，当场效应管Ｑ截止时，二极管Ｄ导通，此时场效应管直接跨于VO两端，故以400V 输出的升压电路而言，场效应管Ｑ的耐压也必需高于400V以上，一般常用500V〜600V 的MOSFET，其中Infineon 的Cool MOSFET 40N60 且低Rds(on)的优点，堪称是目前最佳的产品，特别深受业界的肯定。
而如果想要在如图1.1的升压型电路架构具有功率因数修正功能的话，则控制场效应管Ｑ的控制信号必需来自具有功因修正的芯片（PFC IC），并且要取电压回路和电流回路来做反馈控制，把这些信号回传到功因修正器的芯片来控制场效应管Ｑ的导通或截止，进而达到电流波形整形的目的，业界常用的功因修正器芯片如表三所示。其中非连续电流模式功因修正器（DCM PFC）适用于较低功率需求的功因修正，欧洲的能源规范将定为70W以上的电源供应器必需要加装功因修正器，而DCM PFC一般使用在200W以下，连续电流功因修正器（CCM PFC）一般可操作在200Ｗ以上乃至数千瓦。
