功率因数校正 功率因数校正（PFC）电路

目前大部分电源适配器输入电路一般采用带大容量滤波电容的全桥整流转换电路，没有功率因数校正电路。功率因数是指有效功率与总功耗的关系，即有效功率除以总功耗的比值。该电路的缺点是电源适配器的输入级整流和大滤波电容产生的严重谐波电流危及电网的正常运行，增加了输电线路的损耗，降低了功率因数，浪费了电能。加入PFC电路后，通过适当的控制电路可以连续调节输入电流波形，使其接近正弦波并与输入电网电压同相。因此，功率因数可以大大提高，电网负荷可以降低，输出功率可以提高，电源适配器对电网的污染可以明显降低。基本上，功率因数可以衡量功率的有效利用程度。当功率因数值较大时，意味着其功率利用率较高。

1.功率因数降低的原因

PFC是80年代发展起来的新技术。PFC电路的作用不仅仅是提高线路或系统的功率因数，还可以解决电磁干扰和电磁兼容性的问题。

线路功率因数降低的原因有两个:一是线路电压与电流的相角φ，二是电流或电压的波形失真。

功率因数定义为有功功率与视在功率之比，即pf = p/s，当线路电压和电流为正弦波形，相位角为φ时，功率因数PF为cosφ。因为很多家用电器和电气设备都是既有电阻又有电抗的阻抗负载，所以电压和电流之间存在相角φ。这类感性负载的功率因数较低，说明交流电源适配器设备的额定容量不能充分利用，输出大量无功功率，导致传输效率降低。为了提高负载功率因数，经常采取补偿措施。最简单的方法是在感性负载两端并联电容，这叫做并联补偿。

PFC方案与传统的“功率因数补偿”完全不同，它是一种提高线路功率因数，迫使交流线路电流跟踪电压波形的瞬时变化轨迹，保持电流和电压同相，使系统纯阻性的技术措施。

长期以来，交流/DC转换一直是通过桥式整流器和电容滤波电路来实现的。由于滤波电容的充放电作用，滤波电容两端的DC电压出现轻微的锯齿波。滤波电容上电压的最小值与其最大值相差不大。根据桥式整流二极管的单向导通性，整流二极管只有在交流线路电压瞬时值高于滤波电容上的电压时，才会因正向偏置而导通，在交流输入电压瞬时值低于滤波电容上的电压时，才会因反向偏置而关断。也就是说，在交流线电压的每个半周期中，二极管仅在其峰值附近导通。尽管交流输入电压仍保持正弦波形，但交流输入电流显示出高振幅尖峰脉冲，如图所示。这种严重失真的电流波形含有大量谐波成分，导致线路功率因数严重下降。

图无功率因数校正电路的输入电流和电压波形

计算机开关电源是一个电容输入电路，其电流和电压的相位差会造成交换功率的损失，因此需要PFC电路来提高功率因数。目前PFC有两种，一种是被动PFC，一种是主动PFC。