[ e - Learning ] Power Factor Correction (PFC) - Basics of Switching Power Supplies (4)

Summary

本视频脚本介绍了开关电源中功率因数校正（PFC）电路的基础知识。解释了电源电路对电网的影响，包括电流波形畸变和功率因数的概念。功率因数是衡量电能质量的指标，理想情况下为1，但实际电路中往往存在相位差和高次谐波，导致功率因数降低。PFC的作用是调整电流相位，使其接近正弦波形，从而提高电能质量。视频还对比了关键电流模式（CRM）和连续电流模式（CCM）两种PFC方案的特点和适用设备选择。

Takeaways

• 🔌 电源电路对电网的影响：电源将交流电转换为直流电时产生的电流波形失真会降低电网效率并影响连接设备。
• 🌀 交流电的瞬时功率：交流电的电压和电流随时间变化，瞬时功率是电压和电流的乘积。
• 🔄 功率因数的重要性：功率因数是实际电路中电压和电流相位差的关键指标，影响电网效率。
• 💡 有功功率与无功功率：有功功率是设备实际消耗的功率，无功功率则在传输过程中被浪费。
• 📈 视在功率与功率因数：视在功率是电压和电流有效值的乘积，功率因数是视在功率与有功功率的比值。
• 🔧 电源电路中的电流波形：基本的AC/DC电源电路会产生非正弦波的脉冲电流波形。
• 📉 功率因数的降低：当电流波形中含有高次谐波成分时，总功率因数会降低，影响电能质量。
• 🛠️ 功率因数校正PFC：PFC用于改善电能质量，使输入电流波形接近正弦波。
• 🔄 PFC的功能：PFC可以调整电流相位，使其与电压同步，并使脉冲波形电流接近正弦波。
• 🔍 PFC电路示例：文中提供了使用PFC的整流电路和电容滤波器的示例，展示了电流波形的改善。
• 📊 PFC模式比较：文中比较了关键电流模式CRM和连续电流模式CCM两种PFC方案的特点和适用性。

Q & A

什么是功率因数校正（PFC）？

功率因数校正（PFC）是一种用于改善电力质量的技术，它通过调整电流与电压之间的相位差异，使电流波形接近正弦波形，从而提高功率因数。

为什么需要进行功率因数校正？

进行功率因数校正是为了减少电流波形的畸变，提高电网效率，减少对连接设备的不利影响，并降低传输线路和发电机的无功损耗。

什么是有功功率和无功功率？

有功功率是设备实际消耗的功率，正的部分，用于做功。无功功率是电流波形与电压波形相位不一致时，电流的一部分被返回到电网，这部分功率在传输过程中被浪费。

什么是视在功率？

视在功率是电压和电流有效值的乘积，它表示电路中可以测量到的功率，但并不等同于实际消耗的有功功率。

什么是功率因数？

功率因数是视在功率与有功功率的比值，用来衡量电力质量的一个指标。理想情况下，当电压和电流相位一致时，功率因数为1。

为什么实际电路中的功率因数通常不是1？

实际电路中，由于电感和电容的存在，电压和电流之间会出现相位差异，导致功率因数降低，通常不是1。

什么是整流电路和电容滤波器？

整流电路是一种将交流电转换为直流电的电路，而电容滤波器则是用来平滑整流后的脉冲直流电，使其成为更平滑的直流电。

如何通过PFC提高功率因数？

PFC通过调整电流波形，使其接近正弦波形，减少电流中的高次谐波成分，从而提高功率因数。

什么是关键电流模式（CRM）和连续电流模式（CCM）？

关键电流模式（CRM）和连续电流模式（CCM）是两种PFC电路的工作模式。CRM在电流达到峰值时进行开关操作，适用于低功率应用；CCM则在整个周期内都有电流流动，适用于高功率应用。

为什么CRM不适合高功率应用？

CRM模式下，由于Q1的峰值电流较大，导致较大的导通损耗，因此不适合高功率应用。

CCM模式有什么优点和缺点？

CCM模式的优点是可以减少峰值电流，提高效率。缺点是在MOSFET Q1导通和关断时，由于电流不为零，可能会产生反向恢复电流，导致损耗。