摘要：阐述了功率因数校正原理，设计了以IR1150 为核心的系统主电路及控制电路，并对主电路的参数进行了详细分析和计算。实验证明，系统的参数设计准确有效，系统的输入功率因数(PF)达到0。99 以上，总谐波畸变(THD)在10 %以下。系统性能良好，输出电压在较宽的输入电压范围内均能保持稳定。
0 引 言
电子设备的整流部分通常采用二极管桥式整流和电解电容进行输入滤波。这种整流电路功率因数低，而且其无功分量基本上为高次谐波。谐波的存在，对公共电力系统产生污染，易造成电路故障。目前各国都实施了一些输入电流谐波限制标准，要求开关电源必须加装PFC 级来满足功率因数以及谐波含量的要求。
【功率因数校正原理】
功率因数校正（Power Factor Correction, PFC）是用于改善电气设备输入功率因数的技术。功率因数是衡量交流电源有效功率与视在功率的比例，它涉及到电网中电流与电压之间的相位关系。一个低功率因数意味着设备消耗的无功功率较大，这会导致供电线路中的电流增大，增加线路损耗，同时也增加了公共电力系统的负担。因此，提高功率因数可以减少能源浪费和改善电网质量。
在传统的二极管桥式整流电路中，由于非线性负载的存在，输入电流呈现出高次谐波成分，功率因数较低。为了满足各国对输入电流谐波限制的标准，电源设计中通常会加入PFC级，以实现输入电流的正弦化和功率因数接近1。
【基于IR1150的PFC电路设计】
IR1150是一款单周期控制芯片，常用于功率因数校正电路中，提供高效且简洁的解决方案。在这种设计中，主电路通常采用Boost升压拓扑结构，将PFC和DC/DC转换器集成在一起，减少元器件数量和体积。
设计时，需要考虑的主要参数包括输入电压范围、输出功率、输出电压、开关频率以及效率。例如，在这个案例中，输入电压范围为150～260VAC，输出功率为500W，输出电压为400VDC，开关频率为100kHz，效率为92%。
电感值的计算是关键步骤之一，它影响到电流纹波和效率。在电流连续模式（CCM）下，电感值可以通过输入电压的峰值、最大占空比、纹波电流等参数计算得出。在这个例子中，通过公式计算出电感值为680μH。
输出电容的选择则关系到系统的稳定性。根据系统掉电后的保持时间和输出电压变化，可以确定合适的电容值。在这个设计中，选择的输出电容为470μF，以保证在不同输入电压下输出电压的稳定性。
【测试结果与性能】
实验证实，采用IR1150为核心的PFC电路设计能够有效地提高输入功率因数至0.99以上，显著降低了总谐波畸变率（THD）至10%以下。这意味着输入电流接近正弦波，减少了对电网的谐波污染。此外，输出电压能够在广泛的输入电压范围内（150～260V）保持稳定，确保了电源的可靠性和效率。
总结来说，基于IR1150的功率因数校正电路研究展示了如何通过优化电路设计和参数计算来改善电源性能，降低谐波影响，满足电力系统对高效、低谐波输入电流的需求。这种技术对于现代电子设备，尤其是开关电源的设计至关重要，有助于实现更绿色、更高效的能源利用。
