APFC 技术在通信电源中的应用

摘要：分析了有源功率因数校正电路的工作原理，详细介绍了关键电路参数设计方法 ，
并给出了设计实例。

叙词：有源功率因数校正；谐波电流；视在功率；有功功率

一、引言

　　在通信用开关电源系统中，为了减少输入电流谐波，降低其对电网的污染，同
时有利于后级

DC-DC 变换电路的稳定工作，交流输入侧多采用有源功率因数校正技

术。功率因数是一项非常重要的指标，定义为有功功率和视在功率之比，理想情况下
其值为

1。然而普通开关电源的功率因数并不高，其原因是：交流输入经整流、大电

容滤波后，仅在交流电压正弦波顶部附近滤波电容被充电，使得输入电流呈现脉冲
波形。这种电流的基波是和输入电压同相位的，产生有功功率。但电流波形中较大的
高次谐波与输入电压既不同频也不同相从而产生无功功率，通常功率因数很低。较低
的功率因数不仅降低了电源利用率，同时因谐波电流流过线阻抗引起交互干扰，产
生

EMC 难题；大谐波电流增大了传输损耗的同时也给电网带来了危害，并可造成线

路过载。可见，功率因数对通信系统中设备高效、安全、稳定的运行有着直接影响。
　　提高功率因数最简单的方法是无源补偿法，但由于无源法中应用的器件体积大
而 笨 重 且 性 能 指 标 不 理 想 ， 目 前 最 先 进 的 方 法 是 采 用 有 源 功 率 因 数 校 正 技 术
（

APFC）。与无源校正相比，有源功率因数校正电路抑制谐波效果更明显，总谐波

含量可抑制在

5%以内，功率因数可达到 0.9 以上，接近单位功率因数。

　　
二、

APFC 电路的基本原理

　　单相有源功率因数校正电路的控制主要包括应用乘法器的电流连续工作方式
（

CCM）和射随器的电流非连续工作方式（DCM）。输出功率在 700W 以上电源目

前主要以

CCM 方式为主，主电路拓扑多采用升压（ boost）变换器,这主要是由于

boost 变换器具有输入电流小、效率高、输入电压范围宽的优点；同时储能电感也可作
为滤波器抑制

RFI 和 EMI 噪声。基本工作原理见图 1，其中的 boost 变换器工作于

CCM 方式，可以看出，控制电路采用了电压、电流双闭环控制，电流反馈网络的取
样信号是升压变换器的电感电流，电压反馈网络的取样信号是变换器的输出电压。正
比于输入电流的取样信号与乘法器的输出进行比较，经处理转换成

PWM 脉冲，控

制功率管

S 导通或关断。功率管导通后，电感电流线性上升。当取样电流与参考电流

相等时，控制器使功率管关断，此时电感的自感电势使二极管

D 导通，储能电感 L

通过二极管

D 对电容 C 放电，电感电流线性下降。随后第二个开关周期开始，重复上

述过程。通过对电感电流进行采样并实施控制，使电感电流的幅值与输入电压同相位
的正弦参考信号成正比，从而达到功率因数校正的目的。同时根据输出电压反馈，利