【導讀】作為一種比較基礎的PFC方式，剛剛開始接觸電路設計工作的新人工程師們還是有必要了解一下無源PFC電路工作原理知識的。在今天的文章中，我們將會就這種電路設計和工作運行原理知識，進行簡要介紹。
無源PFC電路在實際應用的過程中，由于其成本相對較低，因此曾經(jīng)一度得到了廣泛的應用。不過，這種PFC電路設計方式目前已經(jīng)逐漸開始被有源PFC電路所代替。盡管如此，作為一種比較基礎的PFC方式，剛剛開始接觸電路設計工作的新人工程師們還是有必要了解一下無源PFC電路工作原理知識的。在今天的文章中，我們將會就這種電路設計和工作運行原理知識，進行簡要介紹。
所謂的無源PFC電路，顧名思義，就是在其電路設計的過程中并不使用晶體管等有源電子元器件，換句話說，這種PFC電路是由二極管、電阻、電容和電感等無源元件組成。無源PFC電路有很多類型，其中比較簡單的無源PFC電路由三只二極管和兩只電容組成，這種比較基礎的電路設計圖如下圖圖1所示。
接下來我們就以圖1中所展示的無源PFC電路設計圖為例，來為大家介紹一下這種PFC電路工作運行原理情況。從圖1中可以看到，當50Hz的AC線路電壓按正弦規(guī)律，由0向峰值Vm變化的1/4周期內(nèi)，該系統(tǒng)的橋式整流器中，二極管VD2和VD3導通，與之相對應的是二極管VD1和VD4截止，此時電流對電容C1并經(jīng)二極管VD6對C2充電。當VAC，瞬時值達到Vm，因C1=C2，故電容C1、C2上的電壓相同，均為二分之一Vm，當AC線路電壓從峰值開始下降時，電容C1通過負載和二極管VD5迅速放電，并且下降速率比AC電壓按正弦規(guī)律下降快得多，因此直到AC電壓瞬時值達到1/2Vm之前，二極管VD2和VD3一直導通。當瞬時AC電壓幅值小于1/2Vm時，電容C2通過VD7和負載放電。當AC輸入電壓瞬時值低于電路的DC總線電壓時，二極管VD2和VD3截止，此時AC電流不能通過整流二極管，于是IAC出現(xiàn)死區(qū)。在AC電壓的負半周開始后的一段時間內(nèi)，VD1和VD4不會馬上導通。只有在AC瞬時電壓高于橋式整流輸出端的DC電壓時，VD1和VD4才能因正向偏置而導通。一旦二極管VD1和VD4導通，電容C1和C2再次被充電，于是出現(xiàn)與正半周類似的情況，此時我們可以得到圖2所示的AC線路輸入電壓VAC和電流IAC波形。
從下圖圖2所提供的輸入電壓和電流波形圖中我們可以看出，采用無源PFC電路取代單只電容濾波，整流二極管導通角明顯增大，且這一二極管導通角度明顯大于120°，而AC輸入電流波形則會變得平滑一些。在選擇C1=C2=10μF/400V的情況下，線路功率因數(shù)可達0.92~0.94，三次電流諧波僅約12%，五次諧波約18%，總諧波失真THD約28~30%。
在對無源PFC電路工作原理進行簡要的分析后我們可以看到，盡管這種低成本的PFC電路具有一定的優(yōu)勢，但是其顯著缺點就是DC輸出電壓紋波較大，數(shù)值偏低，而且這種PFC的電流諧波成份不能完全達到低畸變要求，同時還會相應的增大電路設計的難度。這也就是為什么近年來有源PFC設計越發(fā)占據(jù)優(yōu)勢的重要原因所在。
