1. 课程导入
在电力电子工程实践中，单相功率因数校正（Power Factor Correction，PFC）几乎是所有中高功率AC-DC电源的“标配”前级。无论是服务器电源、充电桩模块、工业开关电源，还是家电变频驱动，只要输入功率超过75W，就必须面对谐波电流限值与功率因数的强制要求。本课程聚焦于其中最具工程价值、也最具控制难度的一条技术路线：单相PFC的CCM电流控制。本章作为导入，将帮助学习者建立整体认知框架，明确学习目标、核心定义与典型应用场景。
1.1 学习目标
完成本课程后，学习者应能够达到以下四个层次的目标：
- 概念层：准确区分DCM、CrM、CCM三种电感电流模式，理解CCM在效率、EMI、电流应力方面的工程取舍。
- 原理层：掌握平均电流控制、峰值电流控制、滞环控制的基本环路结构，理解乘法器、电流误差放大器、PWM调制器之间的信号关系。
- 设计层：能够根据输入电压范围、输出功率、开关频率，完成升压电感、输出电容、电流采样电阻、补偿网络的关键参数计算。
- 调试层：能够识别过零畸变、轻载振荡、电流采样噪声、环路带宽不足等典型问题，并给出可执行的整改方向。
核心判断：CCM不是“更高级”的模式，而是当功率等级、效率目标和EMI约束共同作用时，最常被选中的工程折中方案。理解这一点，比记住任何公式都重要。
1.2 单相PFC与CCM的基本定义
单相PFC的基本任务，是让交流输入电流跟随输入电压的正弦波形，使输入电流与输入电压同相位，从而将功率因数提升至接近1，同时把电流总谐波畸变（THD）压到标准限值以下。最常见的拓扑是Boost升压变换器，因为它具有输入电流连续、输出侧电压高于输入峰值、驱动简单等优点。
所谓CCM，即连续导通模式（Continuous Conduction Mode），指升压电感中的电流在整个开关周期内始终大于零，不会归零。与之相对，DCM（断续导通模式）在每个周期内电流会降到零并保持一段时间；CrM（临界导通模式）则恰好处于两者边界，电流在每个周期末尾刚好回到零。三种模式的差异，直接决定了电感量、开关频率行为、电流应力和控制策略。
上图展示了单相Boost PFC的主电路结构与CCM平均电流控制的核心信号链。可以看到，控制环路并不是简单的“采样—比较—驱动”，而是包含电压外环、乘法器、电流内环、PWM调制四个关键环节。电压外环决定电流幅值指令，乘法器将幅值指令与输入电压波形相乘，得到电流参考波形，电流内环再迫使电感电流跟踪该参考。CCM下，电感电流连续且纹波较小，因此电流采样信号相对干净，平均电流控制能够获得较低的THD和稳定的环路行为。
1.3 整体课程框架
本课程共30章，按照“认知—原理—设计—调试—复盘”的主线展开，整体框架如下表所示：
| 阶段 | 章节范围 | 核心内容 | 工程产出 |
|---|---|---|---|
| 认知导入 | 第1~3章 | PFC定义、CCM模式、拓扑与工作波形 | 建立模式判断与拓扑选型能力 |
| 控制原理 | 第4~10章 | 平均电流控制、乘法器、电流环、电压环、补偿设计 | 理解环路结构与稳定性判据 |
| 参数设计 | 第11~18章 | 电感、电容、采样电阻、开关频率、驱动参数 | 完成一套可落地的设计计算 |
| 调试与排障 | 第19~26章 | 过零畸变、轻载振荡、EMI、热设计、保护逻辑 | 形成问题定位与整改能力 |
| 综合复盘 | 第27~30章 | 完整案例、测试报告、设计评审、经验沉淀 | 输出工程化设计文档 |
1.4 工程应用场景
CCM单相PFC的典型应用集中在以下领域：
- 服务器与通信电源：功率等级通常在1kW~3kW，要求高效率和低THD，CCM是主流选择。
- 电动汽车车载充电机（OBC）：6.6kW~11kW单相输入场景，CCM配合SiC器件可显著降低导通损耗。
- 工业开关电源：对输入谐波有严格限值，CCM可保证全负载范围内电流波形质量。
- 大功率LED驱动与家电变频：在中高功率段，CCM有助于降低电感电流峰值和EMI滤波压力。
选型提示：当输出功率低于300W且对成本敏感时，CrM往往更划算；当功率超过500W且要求低THD、低EMI时，CCM的优势开始显现。功率等级、效率目标、EMI约束三者共同决定模式选择。
1.5 常见误区与复盘
初学者在接触CCM PFC时，最容易陷入以下误区：
- 把CCM等同于“电流一定平滑”：CCM只是电流不归零，纹波仍然存在，且纹波大小与电感量、开关频率直接相关。
- 忽略乘法器的作用：很多人以为电流环直接跟踪正弦参考，实际上参考波形来自乘法器，输入电压前馈的精度直接影响过零附近的波形质量。
- 只调电流环，不看电压环：电压环带宽过低会导致负载跳变时输出跌落过大，过高则会把输出纹波带入电流指令，造成输入电流畸变。
- 采样电阻取值随意：采样电阻过大导致损耗和噪声增加，过小则信噪比不足，电流环在轻载时容易失稳。
复盘结论：CCM PFC的设计不是“把参数算出来”就结束，而是要在效率、THD、动态响应、EMI、热设计之间反复折中。后续章节将围绕这些折中点逐一展开。
本章作为课程导入，已经建立了单相PFC与CCM的基本概念、控制信号链的整体轮廓、课程框架以及典型工程场景。接下来将从拓扑与工作波形入手，逐步深入到CCM电流控制的每一个关键细节。