功率因数是表征交流电压和电流的相位差的参数，这个相位差取决于负载的特性（如图1所示）。根据有功功率的定义可知，通过校正输入交流电压和电流的相位，可以最大化有功功率，这就是所谓的功率因数校正。

图1 功率因数的定义（略）

图2是没有采用功率因数校正时输入交流电压和电流的波形，可以看出，只有输入电压高于滤波之后的电压时，电容才能从电网中取电。这导致输入电压的峰值较大，电压利用率降低，线损增加，EMC变差。

图2 功率因数校正的作用（略）

功率因数校正

功率因数校正可以分为有源的和无源的。无源的功率因数校正是指利用电感的储能特性，实现对相位的调整，主要用于对功率因数要求不高的场合，调整后的功率因数可达到0.85。对于对功率因数要求较高的场合，如，要求达到0.9以上的节能空调应用等，通常需采用有源功率因数校正，如图3电路所示。该电路采用了Boost结构，通过对功率管的开关控制，实现对电感的充电控制，从而使输入电流跟随输入交流电压变化。比较图3和图2中的电流曲线，可看出电流峰值大幅削减，降低了传输损耗。

有源功率因数校正有两种工作模式，即连续电流模式（CCM）和非连续电流模式（DCM），这里的电流是指流过电感的电流。CCM模式中，电感电流始终大于零。通常采用固定开关频率，通过控制功率管，如，MOSFET或IGBT的开通时间（即占空比），实现输出功率的调整。考虑到成本的影响，这种模式多用于功率超过300W的应用中。DCM模式中电感电流每周期归零，因此多采用开通时间固定而关断时间可变的方式。

在功率大于300W的应用中，CC M具有较大优势，其开关频率固定且一般低于100kHz，开关损耗小，有良好的EMC特性，降低了对滤波器的要求，但该模式通常要求使用反向恢复性能较好的二极管。DCM多用于功率小于300W的应用场合，其工作频率可变，使得EMI特性有很大改善，而PFC电感可以工作在零电流模式，无需减小反向电流的反向二极管，但由于其电流不连续，要达到同样的输出功率必然要求脉动电流较大，这提升了对整流滤波电容以及输入滤波器的要求。对于220V系统，采用500V/600V的MOSFET即可，对于整流二极管的选用，则只需注意其正向压降和正向导通特性。

FAN7529/30芯片介绍

Fairchild公司推出的有源功率因数校正器FAN7529/30，工作在DCM和CCM的临界状态，可用于功率小于300W的应用中。

该芯片的主要特点包括：低谐波失真；高精度过压保护和输出开路保护；内部延时启动和4V回差欠压保护；低启动电流和工作电流；750mA PWM驱动电流；可直接驱动功率管；内置一级RC滤波；采用8引脚DIP和SOP封装等。FAN7529/30主要应用于电力整流器、适配器、LCD及小尺寸PDP显示器电源等。

图3 采用Boost电路的有源功率因数校正（略）

图4 电流过零点处的失真（略）

图5中给出了两种模式的误差放大器，左边为电压模式，右边为电流模式。在电流检测模式中，Rfb可取较大值，其采样回路损耗较低，同时开路/闭环特性得到大幅改善。
FAN7529/30采用电流检测模式，内部集成谐波参考信号，降低了功耗，提高了系统可靠性。

图5 两种误差放大器的原理图（略）

图6 FAN7529的典型应用电路（略）

降低THD值的方法

通常，THD的降低可以通过改善电流过零点处的失真实现。如图4所示，电流在过零点处的不连续导致THD值较大，为了降低THD值，FAN7529/30采用了两种方法：一、检测到零流后，使开关管延迟开通；二、采用Fairchild公司新的专利电路，即利用检测电感电流过零的辅助绕组，调整开关管的开通时间。

图6给出FAN7529的典型应用电路，图中红色部分为Fairchild公司的新专利电路。在MOSFET开通时，电流过零检测辅助绕组，若辅助绕组上的电压与输入的交流电压成反比，则电流与输入电压成正比。内部参考谐波信号的斜率会随着等效对地阻抗的变化而改变。

另一方面，开通时间与输入电压成反比，即如果开通延迟时间为π\sqrt{l?C_{OSS}} ，则开通时间恒定。这样可以通过调整Rzcd获得合适的开通时间，从而降低THD值，同时也可使MOSFET在较低电压时开通，降低开关损耗。

FAN7529/30的应用

首先，采用MOT（Maximum On Time）的设计方法。当误差放大器的输出电压接近1V时，PFC芯片进入间歇工作模式。因此欲获得最大的输出功率，应当充分利用误差放大器的输出范围。具体方法是，在最低线电压和满负载条件下确定MOT阻抗，同时结合误差放大器对THD值的影响，在PFC芯片的功率范围和低THD值间做出折中（如图7所示）。
在过压保护方面，应当注意反馈电阻R1应优先选取1M?以上，以降低检测损耗。但是较大的R1及Cp将引起检测延时，使得过压保护点发生偏离，因此必须进行功耗与过压保护精度的折中（如图8所示）。

此外，该芯片具有屏蔽功能，即在不切断电源的情况下，可使芯片停止工作，达到降低功耗的目的，此时芯片的工作电流低至65μA。具体方法，将输出反馈引脚设置为低于0.45V的电平，从而利用内部的输出开路保护电路实现屏蔽。

FAN7529的实测性能

测试数据表明，该板在各种负载功率下THD均小于10%，效率在98％左右，功率因数约为0.98。

综上所述，FAN7529/30可工作在CCM及DCM模式下，其输出电压检测可采用高阻抗网络，且无需额外的电压保护电路，从而大大降低了系统功耗。此外，由于省去了大量的外部器件，减小了PCB尺寸，降低了总体成本，提高了系统稳定性，具有良好的动态特性。

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问答选编

问：DCM与CCM模式的电感量是否一样？如何计算？

答：电感量的设计取决于很多因素，如输入电压范围、 输出功率及控制模式。一般来讲DCM的电感量会 大一些。

问：请问该芯片在EMI、THD方面和UC3854相比有何优势？

答：3854/3855是平均电流型PFC IC，电感电流连续，适用于中高功率应用。 7529/7530 是电流断续性芯片，只适用250W以下的场合。在小功率应用中7529的 EMI、THD 较其他芯片更具优势。

问：如何避免SMPS瞬时过载的出现？PFC中的保护电路能做到这一点吗？

答：可以通过如输出反馈加速电路、软启动电路等避免。PFC中的保护电路可用来实现类似的问题，但要具体问题具体分析。

问：在250WPC电源中，使用有源PFC是否能大幅降低效率？是否需要重新考虑散热问题？

答：单级有源硬开关PFC的效率，最高值在93%左右，且随输入电压及负载的情况变化。需要重新考虑散热问题。

问 ：在开关电源中增加PFC后，调试过程应注意些什么？

答：这个问题比较广泛，主要要注意以下方面：
1.开机时序，是PFC先工作还是PWM先工作，这在不同的系统间有所差别；
2.PFC对PWM的干扰；
3.可重新设计PWM部分节省成本。

问：在保证功率因数和EMI正常的前提下，有何措施能减小输入线圈的体积？

答：通常提高工作频率可以减小PFC 的体积，但要注意提高频率对EMI及PFC MOSFET损耗的影响。另外， 也要考虑PFC控制器自身的特点，如，最大频率限制等。

问：如何判断PFC的好坏？如何选择PFC？

答：评价的依据主要是：EMI、效率及可靠性等；一般是根据输出功率大小及产品的具体要求而定。

问：P FC对电感有没有特殊要求？一般采用什么磁性材料？

答：要求铁损比较好，高磁通材料铁硅铝、MPP及铁氧体等都有应用。

问：开关电源中加入功率因数校正电路后，对输出电压纹波有什么影响？

答：对输出电压工频纹波有好处。

问：在低功率开关电源中，功率因数校正的自身损耗有多大？如何降低？

答： 关于如何降低损耗：
１）采用类似7529这样近似软开关的芯片；
２）选低导通电阻的开关管、快速二极管；
３）降低电感铜损（线）及铁损（磁芯）。

问：PFC控制器FAN7529和主PWM控制器在PCB布局上应注意些什么问题才能减小相互间的干扰？

答：1.PWM与PFC驱动、反馈、采样线路回路要尽量小；
2.PWM与PFC的电流取样信号要注意防止被干扰；
3.PFC的ZCD脚注意防干扰；
4 .最好单点接地(PFC 地、采样电阻 、PWM IC地及大 电容等)。

问：能否解释一下辅助绕组（Auxiliary Winding )的作用？ 如何设计？

答： FAN7529/7530的辅助绕组有以下作用：
1 ．若无外加Vcc，可提供芯片的工作电压；
2．用于ZCD检测；
3．通过一颗电阻连接到MOT脚以改善THD(Fairchild 专利)；
具体的设计请参考FAN7529 应用指南中的Auxiliary Winding Design部分。

问：无源PFC和有源PFC有什么差别？根据什么原则来选择无源PFC或有源PFC？

答：单相还是三相？单相无源PFC理论最高值92％，三相无源PFC理论最高值95％，有源 PFC则可达99%， 当然成本较高。无源PFC使用电感、电容，只在重载处效果较好。选择原则应参照你所设计产品应遵守的相关行业标准。

问：插入PFC电路对AC/DC转换器的转换效率有何影响？为了达到节能效果，需要采用什么办法？

答：插入PFC电路会降低AC/DC转换器的转换效率，可用软开关PFC技术(ML4822)和PFC电压分段输出 技术(FAN7528)等，达到节能效果。

问：一个有PFC的开关电源，如何达到1W以内的待机 功耗？

答： 要满足固有的损耗尽量的小。 FAN7529/7530与传统的电流型PFC芯片相比 ，不需要检测输入电压 。 同时由于采用了电流型误差放大器，输出电压的取样电阻可在 1M以上。 另外，电流取样的最大电压为0 .8 V，这一系列特点都减少了固有的损耗。 总体来说，应用FAN7529比 传统的CRM PFC芯片可降低0.2W左右的待机功耗。

问：选择PFC控制器是否和输出功率、架构和技术有关？能否就AC/DC 100W反激式开关电源来说明PFC的选型？

答：有关系。如200W以内应用一般推荐用DCM方式来实现，如FAN7528/FAN7529。没有PFC二极管反 向恢复时间的快慢问题，使得架构简单，设计容易。