功率因数修正的模块化方法.docx

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功率因数修正的模块化方法

功率因数修正的模块化方法

大多数现代电子设备使用了开关式电源，它们会产生不希望出现的电流谐波。

这些谐波对供电品质和与该电源系统连接的其它设备造成了不良影响。

为了努力减小对电源系统的干扰，人们正越来越多地在电源中采用功率因数修正技术。

通过采用一种能吸纳正弦波电流的电路结构，人们可以将谐波减至最低，并大大降低对系统的干扰。

由于实际应用日益需要这一特征，所以如何找出功率因数修正的恰当方法就成为电源设计者要面对的一项挑战。

开关电源把AC高压变换为DC低压。

这一变换对AC电源线构成一种非线性负载，在电压尖峰处造成大的电流尖峰。

电源系统的额定容量必须以伏安（VA）来衡量，才能照顾到这些尖峰，相应的谐波电流则会对任何与该电源系统连接在一起的设备造成不利影响。

采用功率因数修正电路以后，设计工程师们就可以减小系统所受的干扰，设法满足谐波方面的规定。

功率因数修正方法概述

功率因数是有效功率与电压均方根（rms）值和电流rms值乘积（VA或无功伏安Var）之比。

当AC输入电流波形是正弦形,而且与线电压同相时，有效功率与VA相等（功率因数＝1）。

当电源系统的功率因数等于1时，可以获得最优化的功率分配。

然而，如果在一个电源系统中没有特殊措施的话，这种情况几乎是不可能发生的。

对电感负载（如电机）来说，功率因数小于1，因为电流滞后于电压。

为了修正此时的不同相位，可以在负载两端并联一定比例的电容，以抵消电感效应，把功率因数修正到1。

在开关电源（非线性负载）中，有效功率只包括一次谐波（基波）的功率。

为了纠正此时的不同相位，可以设计一个能以正弦波形式吸纳电流的电路。

实际上，采取功率因数修正措施可以提高整个电源分配系统的经济性，因为它可以让电流形式更类似于一个简单的电阻电路，与未带功率因数修正的负载相比，能从电力线路中吸取更多的有用电流。

规章标准

非线性负载带来的问题和随之而来的谐波问题非常普遍，国际电工委员会（IEC）建立了一套关于家电和其它电气设备的电流谐波问题的标准。

在欧盟大多数地区要求电子设备符合IEC1000-3-2标准，该标准规定了每种谐波的电流大小。

这些标准同样也正在迅速为北美地区所接受。

开关电源的功率因数修正方法

虽然功率因数修正有多种方法，但在选择时应考虑到电路板空间和电路设计的效率，同时不能忽略占用时间和资源的多少。

功率小于500W时，无源输入滤波可以实现0.7的功率因数。

然而这种滤波需要体积较大的电感和电容器，所以对500W以上的大多数设计来说，这就显得大而无当了。

有源低频方法适用的功率水平高达1000W，功率因数可达0.95。

这里电感同样在电力线频率下工作，其尺寸和重量会限制这一方法的有效性。

最流行的方法是有源高频方法，利用了升压型功率变换方法，利用双控制回路来维持正弦输入电流并输出经过调节的电压。

升压结构要求输出电压超出所预期的最高的输入电压。

这种特殊的方法具有如下特点：

可以实现的功率因数高于0.99，可以在很宽的输入电压范围内工作，DC母线带有稳压调节，尺寸紧凑，支持时间与输入电压无关。

模块化方法

把升压结构与紧凑的封装结合起来，电源设计工程师就能够使设计的总效率最高。

升压型功率因数修正现在可以以一种混合功率电子模块形式提供，它取代了传统电源设计中要用到的10余个功率半导体。

这一模块化的功率因数修正方法让设计工程师不但可以显著提高电源性能，而且能维持紧凑的外形。

一般说来，功率因数修正模块减小了将元件安装到散热器上的工作量，同时让额定功率在500W以上的开关电源最佳地利用供应的AC线路电流。

高效性、降低成本和节约空间，对电源设计来说显得极为重要。

要满足这些要求和实现功率因数修正，对设计工程师来说已经成为一项挑战。

随着技术的进步和向微型化发展，利用电源模块实现功率因数修正势必随之一起发展。

混合功率电子模块的开发已经成为解决这些问题的一个理想方式。

混合功率电子模块是唯一一种既能提供升压型功率因数修正方法的有效性、同时又能取代较大型的传统电源系统设计的解决方案。

ＵＰＳ功率因数越大越好吗

长期以来不论是ＵＰＳ的供应商还是用户，在ＵＰＳ功率因数问题上，一直是一个争论的焦点：

用户声言要高功率因数的ＵＰＳ，供应商也说这个因数越大越好，于是厂家就尽全力去提高这个因数。

到底ＵＰＳ的功率因数是大了好还是小了好呢？

　　ＵＰＳ有两个功率因数值：

输入功率因数和输出功率因数。

输入功率因数表示ＵＰＳ对电网有功功率吸收的能力及对电网影响的程度；输出功率因数表示ＵＰＳ对非线性负载的适应能力。

当然，对输入功率因数的要求是越高越好，而ＵＰＳ的输出功率因数却不一定越大越好，现就这个问题进行讨论。

　　１　基本概念

　　视在功率：

即交流电压和交流电流的乘积。

ＵＰＳ说明书上的功率伏安值就是指ＵＰＳ的额定输出电压和额定输出电流的乘积，用公式表示为：

Ｓ＝ＵＩ式中，Ｓ是ＵＰＳ的额定输出功率，单位是ＶＡ（伏安）；Ｕ是ＵＰＳ的额定输出电压，单位是Ｖ如２２０Ｖ,３８０Ｖ等；Ｉ是ＵＰＳ的额定输出电流，单位是Ａ。

　　视在功率包括两部分：

有功功率（Ｐ）和无功功率（Ｑ）。

　　有功功率是指直接做功的部分。

比如使灯发亮，使电机转动，使电子电路工作等。

因为这个功率做功后都变成了热量，可以直接被人们感觉到，所以有些人就产生一个错觉，即把有功功率当成了视在功率，孰不知有功功率只是视在功率的一部分，用式表示：

Ｐ＝Ｓｃｏｓθ＝ＵＩｃｏｓθ＝ＵＩ·Ｆ式中，Ｐ是有功功率，单位是Ｗ（瓦）；Ｆ＝ｃｏｓθ被称为功率因数，而θ是在非线性负载时电压电流不同相时的相位差。

　　功率因数表征着ＵＰＳ输出有功功率的能力。

　　无功功率是储藏在电路中但不直接做功的那部分功率，用式表示：

Ｑ＝Ｓｓｉｎθ＝ＵＩｓｉｎθ式中，Ｑ为无功功率，单位是ｖａｒ（乏）。

　　对于计算机和其它一切靠直流电压工作的电子电路，离开无功功率是根本无法工作的。

　　一般用户都认为计算机之类的设备只需要有功功率，而不需要无功功率。

既然无功功率不做功，要它何用！

于是他们当然就认为功率因数为１的电源最好。

因为它能给出最大输出功率，当然也就认为ＵＰＳ输出功率因数小了就不好。

然而，实际情况并非如此。

　　假如有一台计算机，当交流市电输入后进行整流，就得到图１中ＵＤＣ的脉动直流电压，若不将脉动电压进行任何加工，就直接提供给计算机电路，毫无疑问，电路根本无法正常工作。

虽然这时计算机的功率因数接近于１，可这又有何用呢。

为了让计算机电路能正常工作，必须向其提供平滑了的直流电压。

这个“平滑”工作必须由接在计算机电源整流器后面的滤波电容器Ｃ来完成。

这个滤波器就像一个水库，电容器里面必须储存足够数量的电荷，在整流半波之间的空白时，使电路上的工作电压仍不间断，能保持正常电平。

换句话说，即使在两个脉动半波之间无输入电能时，Ｕｃ的电压电平也无显著的变化，这个功能是靠电容器内的储能来实现的，储存在电容器内的这部分能量就是无功功率。

所以说，计算机是靠无功功率的支持，才能保证电路正确运用有功功率实现正常运行的。

　　因此可以说，计算机不但需要有功功率，也需要无功功率，两者缺一不可！

　　３　ＵＰＳ的输出功率因数并不是越大越好

　　ＵＰＳ很少被用来照明或带电热器之类的线性负载，绝大多数用作像计算机或类似计算机的电子设备供电。

这类设备一般都在内部设置了ＰＷＭ电源，而这种电源的特点就是直接将输入市电整流滤波。

如前所述，这些设备对市电（或ＵＰＳ输出）构成了非线性负载，功率因数Ｆ＝０．６～０．７。

为了使ＵＰＳ和计算机匹配，ＵＰＳ最好也具有功率因数０．６～０．７的值，如美国的ＡＰＣ、瑞士的ＩＭＥＬ和ＩＭ０６１等都具有这样的输出功率因数。

　　功率因数是大了好还是小了好呢？

为说明这个问题，可以看一下图２的逆变器。

　　输出特性与功率因数的关系，也就是ＵＰＳ输出与功率因数的关系。

　　（１）当功率因数Ｆ＝１时

　　ＵＰＳ只能输出额定容量的８０％，而且这是有功功率，这时的无功功率为０，对计算机这样的非线性负载而言，显然无法应用。

　　众所周知，一个电源输出最大功率的条件是电源内阻和负载电阻值相等。

比如从理想和极端的情况看，１ｋＶＡＵＰＳ的负载电阻是Ｒ＝Ｕ２／Ｐ＝２２０２／１０００＝４８．４Ω那么电源内阻也是４８．４Ω，而且是纯电阻，莫说带脉冲负载，就是电流稍有变化，也会造成输出电压Ｕ的大幅度变化。

比如电流增加１Ａ，则输出电压就会下降：

Ｕ＝４８．４×１＝４８．４（Ｖ）因此像图１中电流Ｉ波形更无法适应。

因为计算机向ＵＰＳ索取的脉冲电流幅度为其平均电流的３倍以上。

在这样的脉冲负载下，电源将无法正常供电。

当然，这只是一个极端的例子，实际中情况要好得多。

故功率因数Ｆ＝１的情况下，如果这个因数只仅仅是１而无变化余地，那麽就只能带线性电阻负载，且过载能力较差。

　　总之，Ｆ＝１的ＵＰＳ，一般说来，对输入功率因数尚未校正过的计算机负载而言，没有什么实际使用价值。

比如计算机功率因数取平均值０．６５，设１０ｋＶＡ的ＵＰＳ在Ｆ＝１时仅能输出功率为８０００Ｗ（ＶＡ），如果带４０台功率为２００Ｗ的计算机，乍看起来正好满载，其实不然，还有无功功率未计入，若计入后，视在功率Ｓ＝Ｐ／Ｆ＝８０００／０．６５＝１２３０８（ＶＡ）＝１．２３ｋＶＡ所以，上述情况已过载２３％了。

而且Ｆ为１时，ＵＰＳ也并不能将１００％的ＶＡ值变成Ｗ。

如果简单地认为功率因数多大就能给出多大的所谓“有用的”有功功率，而无功功率是“无用的”，那么就误会了！

　　（２）Ｆ＝０．８及０．８以下时

　　以往的ＵＰＳ都把功率因数作成０．８，其根据何在呢？

由图２的曲线可以看出，在输出功率因数为０．８时，正好可以输出１００％的额定功率ＶＡ值。

由图２上也可以看出，当Ｆ＝０．７时，可以输出１１４％的ＶＡ功率值，即负载功率因数越小，输出的ＶＡ功率值就越大。

换句话说，对付非线性负载的能力也越强，而计算机恰恰是典型的非线性负载，而且功率因数在０．６～０．７之间，所以只有ＵＰＳ的输出功率因数作成与其相应，才构成最佳配合。

所谓最佳配合，是指在这种情况下，当有功功率用满了，同时无功功率也用满了时才能充分发挥设备的潜力。

　　（３）功率因数０．８＜Ｆ＜１．０时由图２也可以看出，当功率因数Ｆ＝０．９时，ＵＰＳ只能输出整个视在功率的８９％。

从使用角度看，应用于此范围的设备似乎不多，而且ＵＰＳ的输出也打了折扣，因此意义不大。

　　这里讨论的主要是滞后功率因数，原因是绝大部分电子电路负载都是感性的。

所以一般ＵＰＳ不能带大容性负载，只有那些在说明书上特别标明有超前功率因数这一项的方可带容性负载。

　　实际上，ＵＰＳ输出功率因数的真正含义是适应负载的能力，即能适应多大功率的负载。

比如，在一定功率范围内，如果是线性负载，ＵＰＳ的输出功率因数就是１；如果是计算机之类的非线性负载，ＵＰＳ的输出功率因数就是０．６～０．７。

也就是说，ＵＰＳ的输出功率数Ｆ是随负载而变的。

但需说明的是：

如果ＵＰＳ说明书上标明Ｆ＝０．６～０．９或１，ＵＰＳ就可适应上述０．６～１的负载。

但若只标了一个０．９或１，就不一定能带满负荷的计算机负载。

如果ＵＰＳ的功率因数是超前０．０或滞后０．０，那么它就可以带全范围任何性质的负载。

德国ＥＧＢ公司的１００和３００系列５～２００ｋＶＡ及ＢＥＮＮＩＮＧ公司的５～１２０ｋＶＡ的ＵＰＳ就具有这样的功率因数。

　　因此ＵＰＳ功率因数的技术含量在小而不在大，一般用户关心的功率因数就应当是０．８以下而不是以上。

不然，在作电源容量设计时就会出错甚至会造成不易挽回的损失。

比如有５０套包括监视器在内的功率为１８０Ｗ的电脑总功率是１８０Ｗ×５０＝９０００Ｗ选择ＵＰＳ的功率应当是：

Ｐ＝９０００Ｗ÷０．６＝１５０００ＶＡ为了留有余量取Ｆ＝０．６而不是０．６５根据上式应选１５ｋＶＡ的ＵＰＳ一台但若按着错误的算法就会选一台功率因数大于０．９的１０ｋＶＡＵＰＳ该ＵＰＳ比正确值小了５０％肯定带不动上述电脑只好再买一台来增容。

容量小事情好办若是把１５０ｋＶＡ错买成１００ｋＶＡ，把３００ｋＶＡ错买成２００ｋＶＡ呢……

　　至于实现高功率因数难还是实现低功率因数难的问题，举个例子：

Ｆ＝±０．０的含义是可带纯电抗负载即负载上的电压和电流相位差是９０°。

也就是说电压过零时电流最大或者相反这就不是一般ＵＰＳ可做到的。

尤其是Ｆ＝１的ＵＰＳ。

因为这要增加专门的电路和环节。

功率因数为０．６时电压和电流的相位差虽不是９０°也有５７°之多同样存在增加电路环节的问题。

因为上述负载意味着电压电流不同时过零那么逆变器在哪一个零点截止呢不增加电路环节肯定不行。

反之在Ｆ＝１的负载上电流电压同时达到最大值同时过零因无相位差对逆变器而言就容易多了。

可以这样说：

小功率因数包含有大功率因数的特点而大功率因数的ＵＰＳ就办不了小功率因数的事。

当然有时Ｆ＝０．８的ＵＰＳ也可以带计算机那是在“大马拉小车”的情况下，当接近额定功率时就显出它的弊病了。

　　４　输入功率因数的补偿与效果

　　不论是输入功率因数还是输出功率因数都可用一定的手段提高。

问题是有无这个必要。

因为功率因数的补偿必然伴随着器材的消耗和功耗。

比如ＩＭＶ、Ｆｅｎｔｏｎ等多数ＵＰＳ，在通常情况下均采用６脉冲输入可控硅整流器，因此功率因数平均值只能作到０．８左右。

提高功率因数的方法一是采用１２脉冲整流器如ＳｉｔｅｐｒｏＦｅｎｔｏｎ等ＵＰＳ作为选件的１２脉冲整流器采用后，再加上无源滤波，由于极大地抑制了电流谐波分量由原来的近３０％的谐波电流分量削减到１０％以下因此功率因数都可提高到０．９５以上。

ＡＰＣ的ＳＩＬＣＯＮＤＰ３００Ｅ系列ＵＰＳ的出现就非常容易地解决了这个问题。

　　一般说，输入功率因数的提高对输入电网有利，因为它减小了对电网的干扰。

对ＵＰＳ来说，好处不明显。

因为ＵＰＳ需要多少功率仍是按照自已的方式和要求吸取，大概这也是一般ＵＰＳ不急于解决这个问题的另一个原因。

　　另一方面，ＵＰＳ的输出功率因数尽管上限做到“１”，但电脑类负载中的ＰＷＭ电源由于其输入功率因数未进行校正，故仍按照本身的需要向ＵＰＳ索取能量。

比如吸收０．６的有功功率（Ｗ）和０．８的无功功率（ＶＡＲ）。

只要ＵＰＳ能适应这个负载，那么对Ｆ＝１的线性负载就更没问题。

　　５　结语

　　（１）ＵＰＳ的输出功率因数是表示适应不同性质负载的能力，而不单是提供有功功率的百分比。

ＵＰＳ输出功率因数为０．８的含义是：

当负载功率因数为０．８时，就可以获得１００％的ＵＰＳ额定功率；当负载功率因数为０．６时，上述ＵＰＳ的输出功率就会大打折扣。

　　（２）输出功率因数Ｆ＝１时只能给出８０％额定输出的有功功率；Ｆ＝０．８时才可输出１００％的额定功率而且功率因数Ｆ越小，输出的视在功率的ＶＡ值就越大，Ｆ＝０．０时最大。

　　（３）小功率因数包含着大功率因数的功能，而不是相反。

　　（４）计算机功率的计算一般应是：

Ｓ＝∑Ｐｉ／０．６５ｉ＝１～ｎ式中，Ｓ是ｎ台电脑的总视在功率ＶＡ值；Ｐｉ是１台电脑的有功功率Ｗ值；０．６５是电脑功率因数为０．６～０．７时的平均值。

如果电脑资料上标的就是视在功率ＶＡ值那么就去掉分母中的０．６５直接相加即可。

　　（５）ＵＰＳ的输出功率因数大小随负载性质而变，并不是ＵＰＳ要给负载输出什么性质的功率，而是负载需要什么性质的功率。

ＵＰＳ应该适应负载，而不是负载去适应ＵＰＳ

硬开关与软开关功率因数校正电路的研究

1引言

　　前级从220V交流电网整流提供直流是在电力电子技术及电子仪表中应用极为广泛的一种基本变流方案。

但整流器－电容滤波电路是一种非线性器件和储能元件的组合，因此虽然输入交流电压是正弦波，但输入电流波形却严重畸变，呈脉冲状，含有大量的谐波，使输入电路的功率因数不到0.7。

　　用电设备的输入功率因数低主要会造成以下危害：

谐波电流严重污染电网，干扰其他用电设备；容易造成线路故障如线路、配电器件过热，电网谐振；增加线路、变压器和保护器件的容量；中线流过叠加的三相三次谐波电流，使中线过流而易损坏。

　　因此，我们必须采取适当的措施来减小输入电流波形的畸变，提高输入功率因数，以减小电网污染。

如信息产业部在通信电源的入网检测中就要求1500W以上的电源设备，其功率因数必须高于0.92；1500W以下的电源设备，其功率因数必须高于0.85。

　　目前，主要用来提高功率因数的方法有：

电感无源滤波，这种方法对抑制高次谐波有效，但体积大，重量大，在产品设计中其应用将越来越少；逆变器有源滤波，对各次谐波响应快，但设备造价昂贵；三相高功率因数整流器，效率高、性能好，近年来其控制策略和拓朴结构处于不断发展中。

单相有源功率因数校正（APFC），通常采用Boost电路，CCM工作模式，因其良好的校正效果，目前在产品设计中得到越来越广泛的应用。

　　本文主要介绍了两种常用的APFC芯片UC3854和UC3855的工作原理、功能特点及实验波形分析，并作了对比性研究。

2UC3854构成的硬开关有源功率因数校正电路

2.1工作原理

　　UC3854是一种高功率因数校正集成控制电路芯片，其主要特点是：

PWM升压电路，功率因数达到0.99，THD<5％，适用于任何的开关器件，平均电流控制模式，恒频控制，精确的参考电压。

其结构如图1所示：

　　UC3854包括：

电压误差放大器，模拟乘法/除法器，电流放大器，固定频率脉宽调制器，功率MOS管的门级驱动器，过流保护的比较器，7.5V基准电压，以及软起动，输入电压前馈，输入电压箝位等。

　　模拟乘法/除法器是功率因数校正芯片的核心，它的输出IMO反映了线电流，因此被作为基准电流，IMO与乘法器的输入电流IAC（IAC与输入电压瞬时值成比例）的关系为：

IMO=IAC（UAO－1.5）/KU2ms

（对应图1中IM=AB/C）

式中IMO、UAO为电压误差放大器的输出信号，从芯片

图1UC3854的电路结构图

中减去1.5V是芯片设计的需要；K在乘法器中是个常数，等于1；Ums是前馈电压，约为1.5～4.77V，由APFC的输入电压经分压后提供。

　　模拟乘法/除法器除以U2ms起了前馈作用，一方面芯片内部箝位Ums，消除了输入电压对电压环放大倍数的影响，使电压环放大倍数和输入电压无关；另一方面电压误差放大器的输出还可使输入功率稳定，不随线电压的变化而变化。

如当输入电压变为两倍，则反映输入电压变化的IAC、Ums均变为原来的两倍。

由上式可知IMO将减半，通过调制使输入电流减半，从而保持输入功率不变。

另外电压误差放大器具有输出箝位，可限制电路的最大功率。

前馈电压的输入采用了二阶低通滤波，这样既可提高抗干扰能力，又不影响前馈电压输入端对电网波动的快速响应。

　　电压误差放大器的输出电压范围为1～5.8V，当输出电压低于1V时，将会抑制乘法器的输出。

电压误差放大器最大输出内部限定为5.8V是为了防止输出过冲；为了减小输入电压过低时产生的交越死区，交流输入端的标称电压是6V，同时还应用电阻将该端口与内基准连起来，这样线电流的交越失真将最小。

　　UC3854的开关管和二极管都工作在硬开关的状态，主要带来以下问题：

（1）开通时开关管的电流上升和电压下降同时进行，关断时开关管的电流下降和电压上升同时进行，使开关管的开通和关断损耗大；

（2）当开关器件关断时，感性元件感应出较大的尖峰电压，有可能造成开关管电压击穿；

　　（3）当开关器件开通时，开关器件结电容中储存的能量有可能引起开关器件过热损坏；

　　（4）二极管由导通变为截止时存在反向恢复问题，容易造成直流电源瞬间短路。

2.2实验结果

　　用UC3854制造的APFC装置，其参数如下：

　　输入电压范围：

AC80～270V；　　输出电压：

410V　　开关工作频率：

72kHz；　　输入电感：

1.6mH；

　　输出电容：

2160μF　　功率：

1200W

　　用数字示波器测试并打印出开关管两端电压波形和输入电感两端电压波形如图2、图3所示。

　　从以上波形可以看出，开关管上有电压尖峰；并且当开关管关、二极管开及开关管开、二极管关时在输入电感上感应出较大的电压尖峰。

为了克服硬开关APFC的缺点，并进一步改善性能，UC公司推出了UC3855。

3UC3855构成的软开关有源功率因数校正电路

图2开关管两端波形 图3输入电感两端波形

3.1UC3855工作原理

　　UC3855是一种能实现零电压转换的高功率因数校正器集成控制芯片，采用零电压转换电路、平均电流模式产生稳定的、低畸变的交流输入电流，无需斜坡补偿，最高工作频率可达500kHz，其内部有ZVS检测、一个主输出驱动和一个ZVT输出驱动。

由于采用软开关技术，可以极大地减小二极管反向恢复时和MOSFET开通时的损耗，从而具有低电磁辐射和高效率的特点。

其结构如图4所示。

　　UC3855也主要由乘法、除法、平方电路构成，为电流环提供编程的电流信号（IMO=IAC（UAO－1.5）/KU2ms）。

芯片内部有一个高性能、带宽为5MHz的电流放大器，并具有过压、过流和回差式欠压保护功能，输入线电压箝位功能，低电流起动功能。

内部乘法器电流限制功能在低线电压时能抑制功率输出。

和UC3854相比，UC3855增加的电路功能主要有：

过电压保护；工作达500kHz的零电压转换（ZVT）控制电路；具有电流合成器，只需检测主开关管开通时的电感电流，而主开关管关断时流经电感和二极管的电流可通过芯片内的电流合成器构造出来，因此可比UC3854少用一个电流互感器。

这样既提高了信噪比，又减小了电流检测的损耗。

　　总体而言UC3855具有更高的的功率因数（接近1），更高的效率，和更低的电磁干扰（EMI）。

3.2ZVT－PFC电路原理

　　图5为ZVT－PFC电路原理图，S为主开关管，S1、Lr、Cr、VD1构成的谐振支路和主开关管并联。

辅助开关S1先于主开关S导通，使谐振网络工作，电容电压（即主开关电压）谐振下降到零，创造了主开关零电压导通的条件。

在辅助开关管导通时，二极管电流线

图4UC3855的电路结构图

图5ZVT－PFC电路原理图

图6电流合成器的波形

性下降到零，二极管VD实现零电流截止（软关断）。

ZVT－PFC的主要优点是：

主开关管零电压导通并且保持恒频运行；二极管VD零电流截止；电流、电压应力小；工作范围宽；ZVT－PFC的不足之处是：

辅助开关S1在硬开关条件下工作，但和主开关相比流经的电流很小，所以其损耗可忽略不计。

　　图6是电流合成器的波形，上部的波形是电流合成器合成的电感电流的波形，下部的波形是电感电流的实际波形。

从图6我们可以看出这两种波形吻合得很好。

测量结果还得出重构波形和实际波形在线电压较高时误差较大，并且在电流合成电路中微小的偏差就可导致误差。

表1、表2所示为UC3855的畸变因数、功率因数和交流线电压的关系

表1畸变因数、功率因数和交流线电压的关系表（一阶误差放大箝位电路）

交流线电压（V）

畸变因数（％）

功率因数

100

6.3

0.998

120

4.5

0.999

200

8.9

0.996

230

10

0.995

表2畸变因数、功率因数和交流线电压的关系表（二阶误差放大箝位电路）

交流线电压（V）

畸变因数（％）

功率因数

100

4.95

0.999

120

5.30

0.999

200

5.45

0.998

230

5.83

0.998

4对比结论

　　图7是通过测量ZVT－PFC电路和硬开关的PFC电路（取消零转换部分）所得效率数据图。

硬开关的PFC电路还需