1、 单相单相 PFCPFC 主电路拓扑主电路拓扑 开关电源功率因数校正技术作为电源的一门新兴技术，其作用和重要性已得到广泛的认同。由于单周期控制技术具 有结构简单、控制精度高、响应速度快，控制性能不受电源参数变化影响等优点故得到广泛应用。 单周期控制技术是一种大信号、非线性 PWM 控制技术，其基本控制思想是保证在每一个开关周期中开关变量与控制 参考量相等或成比例。基于单周期控制技术的开关变换器能在每个开关周期抑制输入电压波动并且平均电流能快速跟踪 控制参考量，且不受负载电流的约束，即使负载电流有很大的谐波也不会使输入电流发生畸变。非常适合用在功率因数 校正(PFC)电路中。 提高功率因数，实际
2、上就是抑制在电网中的抑制谐波电流分量，谐波分量的产生的主要原因是开关电子器件在使用 时，使电路中电流的波形发生改变，变成脉冲状，在电路中出现零功率时段，降低了电能的利用效率，也会使通讯设备 产生误动作，故采用有源功率因数校正的方法，达到校正电流波形，减少谐波分量，提高功率的目的。因此，研究有源 功率因数校正对于提高电能的利用效率方面有着深远的意义。 三种单相 PFC 电路拓扑结构中，Boost 升压型功率因数校正电路由于具有主电路结构简单，变换效率高，控制策略易 实现等优点而得到广泛应用。高频化可以减小有源功率因数校正电路的体积、重量，提高电路的功率密度。为了使电路 能够在高频下高效率地运行，
3、有源功率因数校正电路的软开关技术成为重要的研究方向。 本文对单相 Boost 有源功率因数校正电路软开关技术进行了分类，并对每一类型的电路的拓扑结构、工作方式及工作 特点做出了分析。 1 零电压开关（ZVS）PWM 功率因数校正电路 ZVS 工作方式是指利用谐振现象及有关器件的箝位作用，使开关变换器中开关管的电压在开启或关断过程中维持为零。 图 1 电路为 ZVS 功率因数校正电路，也称扩展周期准谐振功率因数校正电路1。在辅助开关 S1开通时，电感 Lr抑制 二极管 Df的反向恢复，电感 Lr与电容Cf发生谐振至流过开关 S1的电流降至输入电流大小。开关 S2导通后，电感 Lr与电 容 Cf再
4、次谐振至流过开关S1的电流为0，电容Cf两端电压为 Vo，使开关S1、开关S2实现ZV-ZCS 关断。电路的不足之 处是开关的电流应力比较大。 图 1 扩展周期准谐振功率因数校正电路 2 零电压转换（ZVT）PWM 功率因数校正电路 在 ZVT 工作方式中，谐振网络拓扑与主电路是并联的。零转换 PWM 功率因数校正电路的导通损耗和开关损耗很小， 能实现零开关特性而不增大开关的电流或电压应力，适用于较高电压和大功率的变换器。 图 2 所示电路是传统的 ZVT 电路2。电感 Lr与主开关 S1寄生电容谐振使其寄生二极管导通，开关 S1实现 ZVS开通；同 时，电感 Lr抑制了二极管D1的反向恢复，
5、二极管 D2为电感Lr中的能量提供释放回路。 图 2 ZVT-PWM 功率因数校正电路之一及波形图 此电路的优点在于主开关ZVS 开通，二极管 D1的反向恢复得到抑制，电路结构简单；不足之处是辅助开关硬开通。 图 3 所示是对传统ZVT 电路的改进电路3，其开关时序、主开关的电压、电流波形与图 2相同。改进之处是在电感回 路中串接二极管D3消除升压二极管D1寄生电容与电感Lr寄生振荡； 在二极管D2两端并接电容减小了开关S2的关断损耗， 可以提高电路的效率。 图 3 ZVT-PWM 功率因数校正电路之二及波形图 电路的不足之处是改进后电路的辅助开关仍为硬开通。 3 有源无损吸收电路 图 20
6、电路20抑制二极管反向恢复采用在电路中加入电感，再将电感中的能量释放的方式。如图 20所示，主开关S1 首先导通，电感 Ls抑制了二极管D 的反向恢复，电感Ls与开关 S2寄生电容发生谐振使其放电至开关寄生二极管导通， 开关 S2实现 ZVS 开通。 图 4 有源无损吸收电路 此电路的优点在于电路结构简单，能有效抑制二极管的反向恢复，辅助开关实现 ZVS 开通。 图 5，谐振回路就不会包含输出端,不会引起输出端电压的波动。其不足之处仍在于两开关硬开关开通。 图 5ZCS-PWM 功率因数校正电路及波形图 图 6 电路6与以上电路的最大区别在于实现了一个开关的 ZVS 开通。如波形图所示，主开关 S1开通，电感Ls抑制了二 极管 D 的反向恢复，电感Ls与电容 Cc谐振，开关 S2反并二极管开通，为开关S2提供ZVS 开通；电容Cc与电感Ls继续 谐振，流过电容 Cc的电流反向时，开关S1反并二极管开通，实现ZCS 关断。 图 6 ZCS-PWM 功率因数校正电路之三及波形图 此电路的优点是主开关 S1实现了 ZCS 关断，
