高效率无桥PFC常见拓扑及其设计方法！
往期经典：
目前高效率的电源越来越多，大家追求的效率也越来越高，前些时听说华为已经做出了98%效率的AC-DC模块，在业界引起了轰动！相信再过几年都会有99%效率的电源出来了！
高效率的电源自然离不开无桥PFC，本帖主要介绍各种无桥PFC常见拓扑以及其演变方式，并和大家一起讨论无桥PFC的设计方法！希望和大家在探讨中共同进步！
本帖主要从几个大的方面讨论无桥PFC，主要涉及到以下几个问题：
1、目前较为流行的几种无桥PFC拓扑以及相互演变形式；
2、几种无桥PFC各自的优缺点；
3、PFC电压环为什么不能快？
4、CCM和CRM模式的优缺点及其设计方法；
5、关于PFC中的乘法器在什么时候可以不要？
6、无桥PFC的控制方式；
7、PFC中磁性器件的选择；
传统的PFC电路图如下，每次都有2个二极管（整流桥）导通，还有一个MOS管或者升压二极管导通，即每次导通3个功率器件，损耗大。
为了解决损耗大的问题，于是有人提出了无桥PFC，下图就是无桥PFC的一种形式，每次只导通2个功率器件。
（注：此拓扑有较大的缺陷，先留一个悬念）
正半周，S1，S2同时导同，电感储存能量；
之后断开S1，D1导通，S2导通，电感释放能量！
同理，负半周的时候，S1，S2同时导通，电感储存能量;
之后断开S2，D2导通，S1导通，电感释放能量！
无桥PFC还有一种图腾式结构，如下图：
正半周，S1，D1 同时导同，电感储存能量；
S1断开后，S2和D1导通，电感向负载释放能量；
在负半周，D2，S2 同时导同，电感储存能量；
S2断开后，D2和S1导通，电感向负载释放能量；
前面也说过，第一种无桥PFC有较大的缺点，就是EMC 干扰很大，而图腾柱式的无桥PFC就没有这个问题。
前一个拓扑，在正半周，S2一直是导通状态，相当于N线直接连到了GND上面；而在负半周，N线连到了一个高频（开关频率)跳动的点上，这样会带来很大的干扰；再额外增加两个二极管就可以解决这个问题。
D3,D4就是额外增加的二极管！
交流输入正半周，S1，D4导通，电感LB1储能；
之后S1断开，D1和D4导通，电感LB1释放能量；
交流输入负半周，S2，D3导通，电感LB2储能；
之后S2断开，D2和D3导通，电感LB2释放能量；
在交流正半周，L一直连在地线上；
在交流负半周，N一直连在地线上；
以前是一个电感，正负半周都可以用到；
现在是两个电感，一个正半周起作用，另外一个负半周起作用！电感利用率减小一倍。
图腾柱PFC也有自身的缺点，比如上管需要浮地驱动，需要多设计一路辅助源给上管供电。
CCM的计算一般可以分为以下几个步骤：
1、计算最大输入功率：最大输入功率Pin=Po/η；
2、计算最大输入电流有效值：输入电流最大有效值Iinrms（max）=Pin/Umin，以及输入电流峰值为1.414*Iinrmsmax；
3、由于是CCM模式PFC，纹波电流一般选取输入电流峰值的10%-20%，这里取20%，那么delta I=0.2*Iinrmsmax；
4、有效值叠加纹波电流后，输入电感电流最大峰值为：Ipk=Iinrmsmax+0.5*delta I；
5、最后根据公式计算一个比较重要的参数，即PFC电感量L，电感最小值为Lmin=Vo/4*delta I*fk)，这里fk指PFC的工作频率，Vo指PFC输出电压；
6、电感材质的选择：由于是CCM模式的PFC，偏置电流比较大，一般选择B值比较大的粉芯类材质，例如铁硅铝，铁硅，MPP,high flux等等；
7、输出母线电容大小的选择：Cmin=Io/(2*π*fac*Vpk-pk)，此处，Io为输出电流大小，可以根据输出功率和输出电压计算出来，fac指交流电压频率，一般为50HZ，Vpk-pk为输出电压的峰峰值纹波
以一个900W的电源为例，效率按照90%计算；
CCM的计算一般可以分为以下几个步骤：
1、计算最大输入功率：最大输入功率Pin=Po/η=900/0.9=1000w；
2、计算最大输入电流有效值：输入电流最大有效值Iinrms（max）=Pin/Umin=.76，以及输入电流峰值为1.414*Iinrmsmax=1.414*11.76=16.6；
3、由于是CCM模式PFC，纹波电流一般选取输入电流峰值的10%-20%，这里取20%，那么delta I=0.2*Iinrmsmax=0.2*11.76=2.35；
4、有效值叠加纹波电流后，输入电感电流最大峰值为：Ipk=Iinrmsmax+0.5*delta I=11.76+0.5*2.35=12.94；
5、最后根据公式计算一个比较重要的参数，即PFC电感量L，电感最小值为Lmin=Vo/(4*delta I*fk)=400/(4*2.35*50khz)=851uH，这里fk指PFC的工作频率，Vo指PFC输出电压；
6、电感材质的选择：由于是CCM模式的PFC，偏置电流比较大，一般选择B值比较大的粉芯类材质，例如铁硅铝，铁硅，MPP,high flux等等；
7、输出母线电容大小的选择：Cmin=Io/(2*π*fac*Vpk-pk)，此处，Io为输出电流大小，可以根据输出功率和输出电压计算出来，fac指交流电压频率，一般为50HZ，Vpk-pk为输出电压的峰峰值纹波。
PFC的控制如上图所示，PFC电流环的基准为A*B/C；
其中A为电压环的输出，B为输入电压馒头波，C为输入电压有效值；PFC的目的就是让输入电流跟随输入电压变化，所以输入电流的基准必须是一个标准的馒头波才行，这样就要去电压环的输出是一个比较稳定的值，众所周知，PFC输出电压的纹波为100HZ纹波，所以一般需要将PFC电压环带宽做到10-20HZ，这样就能把100HZ纹波滤除，让PFC电压环输出是一个稳定的值！
一般做CCM控制的PFC的时候，由于电感电流连续，存在直流偏置，这个时候需要选择抗直流偏置的材料，也就是B值较大的材料，比如粉芯类材料；CCM如果是选择CRM控制的PFC的时候，由于电感电流断续，delta B会比较大，这个时候一般选择铁氧体材料，损耗会小很多；
责任编辑：
声明：本文由入驻搜狐号的作者撰写，除搜狐官方账号外，观点仅代表作者本人，不代表搜狐立场。
今日搜狐热点3KW无桥PFC最高效率能做到多少？能到99%么？
<span class="xi1" style="color:#ff
daxia4540827离线LV10总工程师积分：12360|主题：190|帖子：5820积分:12360LV10总工程师 18:24:39
3KW无桥PFC最高效率能做到多少？能到99%么？
|xiaoruan1111离线LV2本网技师积分：102|主题：0|帖子：1积分:102LV2本网技师 19:28:24&上帝才能做得到！ ||
daxia4540827离线LV10总工程师积分：12360|主题：190|帖子：5820积分:12360LV10总工程师 20:36:17&此言差矣！ ||
chernwenbin离线LV3助理工程师积分：212|主题：0|帖子：6积分:212LV3助理工程师 17:42:45倒数8&听你这么，多不好意思啊：）下面这个拓扑，使用TCM控制方式（有专利）可以实现所有mos软开关，已经做到了。 ||
Burgess离线LV2本网技师积分：129|主题：0|帖子：0积分:129LV2本网技师 18:34:24倒数2&能不能介绍一下这个图的出处，给个论文标题
或者专利号
想了解一下 ||magic-young离线LV4初级工程师积分：335|主题：0|帖子：117积分:335LV4初级工程师 19:50:35&PF倒是有可能，效率嘛，估计也真只有上帝能够做到了！ ||
kenyke离线LV6高级工程师积分：892|主题：16|帖子：288积分:892LV6高级工程师 11:13:40&98% 应该可以做到 ||
magic-young离线LV4初级工程师积分：335|主题：0|帖子：117积分:335LV4初级工程师 11:50:31&楼上有测过么，我们一般整机效率85%以上就很高了，但是PFC倒是真没单独测过 ||
daxia4540827离线LV10总工程师积分：12360|主题：190|帖子：5820积分:12360LV10总工程师 22:40:44&目前业界无桥PFC 98%的效率还是很容易实现的，有没有人挑战99%？ ||
蒋江黔离线LV7版主积分：10354|主题：106|帖子：4166积分:10354版主 06:08:37&降频到KHz级，有可能，但电感体积巨大无比。不计代价的挑战，有意义吗？ ||
蒋江黔离线LV7版主积分：10354|主题：106|帖子：4166积分:10354版主 06:11:26&用非晶铁芯的工频电力变压器在与取向电工钢变压器PK经济效益时，要每W作10美元的节能补偿，这是连续运行10年的节电效益。电力变压器寿命可达10年以上，你的PFC行吗？ ||
nc965离线LV7版主积分：37155|主题：110|帖子：12330积分:37155版主 21:03:36&电感体积巨大无比,铜损就可观了，也不行 ||daxia4540827离线LV10总工程师积分：12360|主题：190|帖子：5820积分:12360LV10总工程师 21:09:43&前几天在网上看到了目前效率最高的PFC，99.3%,& 不知道大家有没有听说过Kolar教授？就是他做的。他也是三相维也纳PFC的鼻祖！ ||
nc965离线LV7版主积分：37155|主题：110|帖子：12330积分:37155版主 21:26:12&不计成本可以做到 ||
蒋江黔离线LV7版主积分：10354|主题：106|帖子：4166积分:10354版主 12:32:22&又是想当然了吧 ||
daxia4540827离线LV10总工程师积分：12360|主题：190|帖子：5820积分:12360LV10总工程师 16:37:11&为什么？ ||
蒋江黔离线LV7版主积分：10354|主题：106|帖子：4166积分:10354版主 17:15:12&磁路面积增加3倍，周长仅增加1倍，相同的磁密，匝数为1/4，导线用量减半，铜损减半。
匝数少了层数就会少，临近效应大降，交流损耗被大大削弱。
但是，Ve增加了7倍，磁损也增加了7倍，怎么办？把磁密降一半就维持原来的磁损水平了。结果匝数又加回原来的水平，也就是说铜损铁损都不变。怎么办？别急！三维尺寸都增大一倍，窗口已经多了3倍。墙脚就是这么挖的 ||蒋江黔离线LV7版主积分：10354|主题：106|帖子：4166积分:10354版主 18:55:38&纠错：结果匝数又加回原来的水平
应为： 结果匝数是原来的1/2，长度回去了 ||
daxia4540827离线LV10总工程师积分：12360|主题：190|帖子：5820积分:12360LV10总工程师 20:32:58&如果有这个无桥的拓扑，将里面的4个二极管全部改成MOS管呢？
mandy2离线LV6高级工程师积分：1799|主题：51|帖子：909积分:1799LV6高级工程师 16:46:44倒数7&全部实现软开关是有可能的！ ||
Jewin离线LV6高级工程师积分：988|主题：5|帖子：332积分:988LV6高级工程师 23:22:03倒数6&下面两个二极管是EMI用的，不能改成MOS管。我2011年在爱默生时已经做到98.8%了(完全考虑成本条件下，且有成熟产品)，99%不是没可能的，也不是不计成本地去做，而是完全可能。 ||
nc965离线LV7版主积分：37155|主题：110|帖子：12330积分:37155版主 08:43:50&又在想当然了吧？
高效率电源，效率越是接近1，电路中的铜损越显突出，我是有深刻体会的。
并且，降低频率，要实现同样幅度的纹波，滤波电感的增加幅度远大于拓扑电感的增加幅度，这也是很要命的。
增加磁芯，铜损的增加也不是你这样算的。首先，增加磁芯是因为频率的降低，要满足低频的电感量，功率并没有增加，因此电流即线径基本不变，且窗口照样基本绕满才行。
一般而言，磁芯尺度增加一倍，面积（包括窗口）增加4倍，体积增加8倍，这个体积是磁的体积。但铜的体积和重量（以及总重量）也基本上是这个比例。
如果线径（电流）不变、铜重增加8倍，意味着铜损（长度）增加8倍，虽然这个估算是大致的，但也八九不离十。这还不包括滤波电感铜损更大幅度的增加。 ||蒋江黔离线LV7版主积分：10354|主题：106|帖子：4166积分:10354版主 09:16:53&呵呵，PFC频率降10倍到KHz级别，Rg弄大点让开关软一些，差模共模电感都可以小许多。
关于磁芯尺度增加一倍的铜铁损估算，我这里的结论是若磁损不变，铜损可减小到原来的20%，具体的思路暂留给大家思考，十天后我再公布推导过程，请大家找找我的“毛病” ||
蒋江黔离线LV7版主积分：10354|主题：106|帖子：4166积分:10354版主 09:19:49倒数10&以大家都十分熟悉的EE磁芯为例
daxia4540827离线LV10总工程师积分：12360|主题：190|帖子：5820积分:12360LV10总工程师 13:07:12倒数9&？ ||
zjjsky离线LV3助理工程师积分：245|主题：9|帖子：45积分:245LV3助理工程师 10:32:38倒数3&假如电感量不变，磁芯体积增大，还是有用的。因为绕线的匝数可以减小。 ||
daxia4540827离线LV10总工程师积分：12360|主题：190|帖子：5820积分:12360LV10总工程师 11:24:42&请问用什么拓扑呢？ ||
inocencelove离线LV8副总工程师积分：2847|主题：71|帖子：994积分:2847LV8副总工程师 23:43:35倒数5&my
inocencelove离线LV8副总工程师积分：2847|主题：71|帖子：994积分:2847LV8副总工程师 23:45:33倒数4&30kw
我们公司的充电机
可我连皮毛 都不怎么了解
准谐振的 ||
谁与争风离线LV6高级工程师积分：872|主题：7|帖子：223积分:872LV6高级工程师最新回复 15:31:25倒数1&看成本吧 ||
热门技术、经典电源设计资源推荐
世纪电源网分部
广 东：(7 /()
北 京：(010) /()
上 海：(021) /()
香 港：HK(852)
中国电源学会
地 址：天津市南开区黄河道大通大厦5层
电 话：(022)
传 真：(022)
E-mail：cpss#cpss.org.cn(#换成@)效率是把双刃剑 PFC的作用及分类
> 效率是把双刃剑 PFC的作用及分类
效率是把双刃剑 PFC的作用及分类
　　在电子电路设计当中，C是人们接触的比较多的一个部分。C是功率因数校正的简称，它主要用来表示总耗电量和有效功率之间的关系，是有效功率除以总耗电量(视在功率)的比值，并且可以用来衡量电力波被有效利用的程度。所以C是电子电力设计当中比较重要的一环，所以充分理解PFC的运行原理和分类是非常重要的，本篇文章就为大家整理了PFC的几种分类，并且对PFC的作用做出了解释。本文引用地址：　　被动式PFC　　被动式PFC一般采用电感补偿方法使交流输入的基波电流与电压之间相位差减小来提高功率因数，被动式PFC包括静音式被动PFC和非静音式被动PFC。被动式PFC的功率因数只能达到0。7～0。8，它一般在高压滤波电容附近。　　主动式PFC　　而主动式PFC则由电感电容及电子元器件组成，体积小、通过专用IC去调整电流的波形，对电流电压间的相位差进行补偿。主动式PFC可以达到较高的功率因数──通常可达98%以上，但成本也相对较高。此外，主动式PFC还可用作辅助电源，因此在使用主动式PFC电路中，往往不需要待机变压器，而且主动式PFC输出直流电压的纹波很小，这种电源不必采用很大容量的滤波电容。　　PFC的作用　　PFC的最大作用就是对能源的节省，因为PFC能够最大程度上利用全部的电力，虽然无法达到完全利用，但是也能够达到最大程度的接近。 比如PFC 99% 等，也就是说有用功越多越好，无用功越小越好。功率因数低，偕波含量太高，对电网的冲击就大，严重时会影响到其他电器的正常工作!由于设备中有电容，电感，变压器等器件使电压和电流不同步，这样出现无功功率。　　由于开关管，整流器等作用，输出电流中有畸变，谐波含量比较大，这样导致功率因数下降。 它的危害是显然的，主要是对电网以及电器设备及器件的冲击力很大，容易毁坏器件。　　而无源PFC只是在器件的前端和后端分别用差模和共模来滤波，这样加L，C导致体积很大，而且功率因数只能达到0。85左右;而APFC采用DC-DC用控制电路使输入电流跟随输入电压，而且调整输入电流畸变程度。　　对于PFC的作用，我们还可以这样通俗的理解。假设一台发电机的的最大能输出为120VAC，15A的电流，即它的输出功率最大是120×15=1800W，现在如果有一台PF(power factor)很低的电源接到发电机上，该电源的效率是98%，PF是55%， 那么该电源的输出端能提供的最大功率是: ×0。55=970W， 如果PF提高到99%， 电源的输出端能提供的最大功率就会提升到: ×0。99=1746W 这样，对于同一个电源输出功率高的PF电源，对发电机的容量要求就会降低; 同样，对于同一个发电机，它用有限的功率， 能同时供电给更多的电源; 这样，由于无谓地往返发电机与电源之间电线上的谐波电流的造成损耗也相应会减少。　　虽然目前各个国家都在支持PFC的应用，但在效率不及非软开关却一直是PFC的痛处。并且对电源的高利用率也导致了PFC的电路设计较为复杂，并且导致了成本的升高，很多企业纷纷放弃了PFC转向一些成本低廉并且效率更高的产品。PFC想要真正的被市场接受，恐怕首先要从降低电路的复杂性开始，并且提高系统的可靠性，降低成本和本身的功率损耗。
分享给小伙伴们：
我来说两句……
最新技术贴
微信公众号二
微信公众号一电路设计中主动PFC的优缺点分析
> 电路设计中主动PFC的优缺点分析
电路设计中主动PFC的优缺点分析
在电子电路的设计过程当中，若想要得知电能的有效利用率，就需要借助PFC(功率因数校正)。PFC的数值越大，就越说明电能被有效利用。PFC的诞生是因为传统的二极管整流电路会对电网形成干扰，并且功率也会降低浪费电网的容量。为了解决这个问题，引入了PFC。目前市场上合格的并且拥有安规认证的电源，都加装了PFC电路。这就意味着，如果想要让产品顺利进入市场，就要充分了解PFC电路的设计，本篇文章从实例出发，将为大家对主动PFC电源进行分析。本文引用地址：主动PFC的优势主动PFC的优势是，电压适应范围宽，功率因数高。功率因数和转换效率是两个不同的指标。功率因数是电路的参数，交流电路中的一个指标，和线路损耗有一定的关系。功率因数的范围是0~1.0，1.0是最理想的，0在实际电路中其实不存在。供电局对这个指标比较重视，对于一般家用没有实际意义。转换效率是关于能量转换的，直接决定电源的损耗大小。转换效率的范围是 0% ~100%，100%是理想的状态，0%是最差劲的极端。这才是我们应该关心的，转换效率越低，电源损耗越大，浪费的电越多。功率因数不影响电表走字，0.1和1.0都是一样的走法。转换效率要影响电表走字，转换效率越低，损耗的电能越多，电表也会多走些。高功率因数，是在给供电局省钱。主动PFC和电源转换效率并没有必然联系。就目前市面上的产品来看，大部分高转换效率的电源都是主动PFC的，也同时拥有很高的功率因数。之所以目前市场上大多数电源都是主动式PFC，是由于以下几点原因。由于低端产品对成本的要求过于严格，所以几乎不可能使用主动PFC设计。而购买这种商品的人同样不会关心功率因数及转换效率究竟如何。因此低端电源普遍采用了传统的电路设计，效率低，功率因数也低。高端电源主要针对电脑玩家和专业场合设计，功率普遍很大，成本可以放宽，本身卖得也很贵。被动PFC在功率超过400W以后，损耗变大，效率变低，体积太大，重量也大。主动PFC在400W功率以上效率有优势，虽然价格贵，但是高端用户不会在乎这一点价格。高端电源通常都不会沿用传统的电路设计，而是厂家精心研发的先进电路，效率自然提高很多。最终的结果就是：高端电源几乎全都是主动PFC，功率因数很高，效率也很高。实际上，主动PFC在低功率时，自身损耗大于被动PFC。毕竟它是一个复杂的电路，工作起来要消耗电能;而被动PFC就是一个电感。不过很少有人让高端电源工作的低负载下，这个问题也就不明显了。主动PFC还有一个最麻烦的缺点：电磁干扰大。为了搞定电磁干扰，EMI滤波电路要加强，电路更加复杂。有些电源在待机时发出高频噪音，也是因为主动PFC。总结高端电源(400W或更高)，首选主动PFC，在大功率的场合，主动PFC优势明显，高端产品成本上不受限制，电路设计优秀，完全可以弥补主动PFC的缺点。高效率高性能的产品谁都喜欢。低端电源(350W或更低)，根据自己的需求选择，不必苛求主动PFC，在成本受限的情况下，主动PFC的缺点开始暴露，电磁干扰，高频噪音。在300W这个等级，主动PFC已经完全没有优势了。实例分析 如何选择PFC用几台电脑分别使用额定400W、450W、500W的电源。首先说额定400W的电源，主动PFC，两级EMI滤波，电路设计比较前卫，转换效率很高，自身发热小，因为开关频率很高，超过了人能听见的范围，听不到高频噪音。400W;主动PFC;三级EMI滤波;传统的主动PFC设计，转换效率不高，自身发热一般;开关频率不算高，有明显的高频噪音。450W;主动PFC;三级EMI滤波;传统的主动PFC设计，转换效率偏低，自身发热大，开关频率应该比较高，没有明显的高频噪音。500W;被动PFC;两级EMI滤波;传统的被动PFC设计，转换效率糟糕，发热巨大。没有任何高频噪音，不过风扇的噪音很大。400W这个电源，也都是名厂产品。主动PFC效率明显占优，不过在EMI滤波器方面，主动PFC却更为实用。在选电源的时候，很消费者都还很纠结该选择被通过对主动式和被动式PFC的对比，相信大家已经充分掌握了关于这两种PFC的区别，并能选择分析出适合自己的PFC。从结论上来看，主动式的PFC更加适合配置较齐全的高成本电源，而在一般情况下我们如果想使用PFC，那么选择被动式PFC就可以满足需求。
分享给小伙伴们：
我来说两句……
最新技术贴
微信公众号二
微信公众号一主动PFC、被动PFC哪种转换效率高？_百度知道
主动PFC、被动PFC哪种转换效率高？
别的牌子电源怎么没有贴！和冰箱标识是一样的航嘉多核DH6 400W 电源包装盒上有能源标识？Q8300 蓝宝石HD4860白金版 DH6够用吗
我有更好的答案
仅回答标题：不容置疑主动PFC转换效率高！但价格略高于被动PFC。
乃素的系铭牌么……？不知道最新的批次有没有变化~ZOL的参数已经很久没有更新了~康舒E2 Power 380 249酷冷至尊战斧400 280康舒IP 430 299台达P770 320ANETC EA 380W 369 海韵S12II-330铜牌 399超频三绿松石500高效版 399
若有兴趣 看此详解
回复 8# 如果国内的话就长城吧 航嘉也还好些 当然更推荐楼主考虑下 台湾的电源
[:02:]金河田的不知道好不好.硬件达人请支招.
其他2条回答
为您推荐：
其他类似问题
转换效率的相关知识
&#xe675;换一换
回答问题，赢新手礼包&#xe6b9;
个人、企业类
违法有害信息,请在下方选择后提交
色情、暴力
我们会通过消息、邮箱等方式尽快将举报结果通知您。