新型开关电源优化设计与实例详解3

### 新型开关电源优化设计与实例详解之开关电源新技术 #### 第三篇：开关电源新技术 本书《新型开关电源优化设计与实例详解》是2006年版的专业书籍，作者为孙启林，由北京工业大学出版社出版。本书旨在深入探讨新型开关电源的设计方法与实践案例，帮助读者掌握最新的技术和应用技巧。第三篇“开关电源新技术”共包含三章内容，分别是： 1. **第一章 功率因数及功率因数校正** 2. **第二章 电子镇流器** 3. **第三章 用于笔记本电脑和便携式电子设备的低输入电压变换器** 本文将详细介绍第一章“功率因数及功率因数校正”的核心概念和技术要点。 --- ### 第一章 功率因数及功率因数校正 #### 一、功率因数的概念 **功率因数**是一个衡量交流电路中真实功率与视在功率比例的重要指标，通常用符号\( \cos\phi \)表示。在理想的纯电阻电路中，电压和电流同相位，此时功率因数为1；而对于包含电感或电容的电路，电压和电流之间存在相位差，导致功率因数小于1。 #### 二、功率因数的影响因素 1. **电路性质**：纯电阻电路的功率因数最高，为1；而含有电感或电容的电路，由于电压和电流之间的相位差，功率因数会低于1。 2. **负载类型**：负载的类型也会影响功率因数。例如，在开关电源中，由于采用桥式整流器和电容滤波器，使得输入电流呈现为一系列窄脉冲，这种电流特性会导致功率因数显著下降。 #### 三、功率因数校正的意义 功率因数低会导致以下几个问题： 1. **增加线路损耗**：非正弦电流会在电源内部和网线电阻上产生额外损耗。 2. **增大电网负荷**：需要传输更大的电流才能达到同样的功率输出。 3. **增加谐波污染**：非正弦电流会产生谐波，干扰其他用电设备。 因此，进行**功率因数校正**非常必要。通过功率因数校正技术可以使输入电流正弦化，并使其与输入电压同相位，减少谐波污染，提高效率，降低系统成本。 #### 四、功率因数校正的技术实现 1. **桥式整流器后的电容滤波**：传统的开关电源设计中，通常在桥式整流器后加入大容量电容作为滤波器，以降低输出电压的纹波。然而，这种方法会导致输入电流严重畸变，形成窄脉冲。 2. **改进方案**：为了改善这一情况，可以采用以下几种方法： - **主动功率因数校正**（APFC）：通过控制电路使输入电流正弦化，同时与输入电压同步，从而提高功率因数。 - **无源功率因数校正**（PPFC）：利用电感等无源元件，虽然不如APFC效果好，但在某些场合仍有一定的应用价值。 - **混合功率因数校正**：结合APFC和PPFC的优点，实现更好的性能。 #### 五、功率因数校正的效果 1. **提高功率因数**：使输入电流正弦化并与电压同相位，从而提高功率因数至接近1。 2. **降低谐波污染**：减少非正弦电流产生的谐波，保护电网和其他用电设备不受干扰。 3. **减少损耗**：降低在电源内部和网线电阻上的损耗，提高整体效率。 通过对功率因数校正的理解和应用，可以有效地提高开关电源的工作效率，减少能源浪费，同时保护环境。这是现代电力电子技术发展的一个重要方向。在接下来的章节中，本书还将介绍更多关于电子镇流器和低输入电压变换器的应用案例和技术细节。