临界导电模式下PFC储能电容电压及电流分析

摘要：针对工作于临界导电模式下(CRM)的功率因数校正器(PFC)的输出储能电容有效值(RMS)电流及其电压纹波，进行了详细的数学推导。对功率因数校正(PFC)和临界导电模式(CRM)进行了简要的介绍，给出了临界导电模式下(CRM)输出储能电容(Bulk Capacitor)的有效值(RMS)电流及其输出电压纹波(Ripple)的计算公式，从而达到了确定电容值的目的，这对于电容的选取尤为重要。
关键词：临界工作模式；功率因数校正；储能电容；有效值；纹波

对于谐波电流的危害，早在20世纪80年代初国际电工委员会(IEC)就引起了重视。限制离线系统的输入电流谐波、提高线路功率因数的技术措施，被称作功率因数校正(PFC)，也被称作谐波滤波。其目的在于减小电流的总谐波失真(THD)。在工作中，各种法规要求电流接近正弦波，并与交流线路电压同相，呈现纯阻性。众所周知，功率因数定义为有功功率与视在功率之比。PFC分无源和有源两种类型，即被动PFC和主动PFC。被动PFC又分为静音式和非静音式，但效果远不如主动PFC。
功率因数校正电路按导电模式可分为连续导电模式(CCM)和临界导电模式(CRM)。一般认为低于100 W的功率等级，CRM方法更合适，而高于200 W的功率等级，CCM方法更加可行。但通常将临界导电模式用于小于300 W的功率因数控制电路。

1 输出电容均方根电流
临界导电模式工作是针对低功率应用的最常用的方案。可变频控制方案是其一大特色，在这种方案中电感电流斜升到所需平均值的两倍，再斜降到零，随即再次上升，见图1。

第一项(I1(rms)2)，这是在前一部分中计算得出的二极管均方根电流。第二和第三项与负载有关。在不知道负载特性的情况下无法计算它们的值。