臨界導電模式下PFC儲能電容電壓及電流分析

摘要：針對工作于臨界導電模式下(CRM)的功率因數校正器(PFC)的輸出儲能電容有效值(RMS)電流及其電壓紋波，進行了詳細的數學推導。對功率因數校正(PFC)和臨界導電模式(CRM)進行了簡要的介紹，給出了臨界導電模式下(CRM)輸出儲能電容(Bulk Capacitor)的有效值(RMS)電流及其輸出電壓紋波(Ripple)的計算公式，從而達到了確定電容值的目的，這對于電容的選取尤為重要。
關鍵詞：臨界工作模式；功率因數校正；儲能電容；有效值；紋波

對于諧波電流的危害，早在20世紀80年代初國際電工委員會(IEC)就引起了重視。限制離線系統的輸入電流諧波、提高線路功率因數的技術措施，被稱作功率因數校正(PFC)，也被稱作諧波濾波。其目的在于減小電流的總諧波失真(THD)。在工作中，各種法規要求電流接近正弦波，并與交流線路電壓同相，呈現純阻性。眾所周知，功率因數定義為有功功率與視在功率之比。PFC分無源和有源兩種類型，即被動PFC和主動PFC。被動PFC又分為靜音式和非靜音式，但效果遠不如主動PFC。
功率因數校正電路按導電模式可分為連續導電模式(CCM)和臨界導電模式(CRM)。一般認為低于100 W的功率等級，CRM方法更合適，而高于200 W的功率等級，CCM方法更加可行。但通常將臨界導電模式用于小于300 W的功率因數控制電路。

1 輸出電容均方根電流
臨界導電模式工作是針對低功率應用的最常用的方案。可變頻控制方案是其一大特色，在這種方案中電感電流斜升到所需平均值的兩倍，再斜降到零，隨即再次上升，見圖1。

第一項(I1(rms)2)，這是在前一部分中計算得出的二極管均方根電流。第二和第三項與負載有關。在不知道負載特性的情況下無法計算它們的值。