一、功率因数详解

功率因数反映了电源输出有功功率的能力。在直流电路中，功率由电压（V）与电流（A）的直接乘积确定。交流系统则更为复杂，存在部分交流电流在负载中循环却不传输电能的现象，这类电流被称为电抗电流或谐波电流。它的存在导致视在功率（电压Volt乘电流Amps）超出实际功率，而功率因数即为实际功率与视在功率的比值，用于量化两者之间的关系。

二、功率因数校正电路原理

PFC电路通过调节输入电流波形，使其与输入电压波形尽可能吻合，以此降低谐波成分，提升功率因数。

（一）关键组成部分

整流电路：负责将交流电转换为直流电。然而，由于整流电路具有非线性特性，输入电流会呈现脉冲状，进而引发电流波形畸变，致使功率因数下滑。

滤波电路：常规做法是采用大电容进行滤波，但这种方式可能会加剧电流波形畸变程度。

PFC控制电路：通过精准控制输入电流波形，促使其接近正弦波并与电压保持同相位。这通常是借助调节开关管的导通时间来达成。

（二）无源PFC与有源PFC

无源PFC：由二极管、电阻、电容和电感等无源器件构成。其优势在于成本低廉，但校正效果相对有限，通常仅适用于简单的应用情境。在整流桥堆与滤波电容之间添加一只电感（需合理选择电感量），借助电感上电流不可突变的特性，平滑电容充电时产生的脉冲波动，改善供电线路电流波形畸变状况，并且利用电感上电压超前电流的特性，补偿滤波电容电流超前电压的特性，进而提升功率因数，优化电磁兼容与电磁干扰表现。

不过，这种补偿方式并非真正的无源PFC电路，只能视为一种基础的补偿手段，适用于前期未配备PFC功能的设备。通过简单增加合适电感（合理选取L和C的值），实现抑制电流瞬时突变的目的。但该方法存在输出纹波较大、滤波电容两端直流电压较低、电流畸变校正及功率因数补偿能力欠佳等问题，而且电感绕制及铁芯质量若把控不严，可能会对图像和伴音造成严重干扰，总体而言，只能作为前期无PFC设备进入市场的临时过渡方案。

有源PFC：运用晶体管等有源器件，结合更为复杂的控制策略来调整输入电流波形。优势在于校正效果显著，适用于对功率因数要求严苛的场合，但相应地成本较高，设计难度也更大。在220V整流桥堆后去除滤波电容（以此消除电容充电引发的电流波形畸变及相位变化），借助一个“斩波”电路，将脉动的直流电转换为高频（约100kHz）交流电，经再次整流滤波后，所得直流电压向常规的PWM开关稳压电源供电，整个过程经历AC→DC→AC→DC的转变。

有源PFC电路的核心原理是在开关电源的整流电路与滤波电容之间增设一个DC－DC的斩波电路。对于供电线路而言，由于该整流电路输出未直接连接滤波电容，因此呈现出纯阻性负载特性，实现电压和电流波形同相、相位一致。斩波电路的工作机制类似开关电源，所以有源PFC开关电源实质上是一个双开关电源电路，由斩波器与稳压开关电源协同组成。

三、功率因数校正电路的作用

PFC电路广泛应用于各类电子设备，尤其在开关电源领域发挥着至关重要的作用。借助PFC电路，开关电源的输入电流波形得以优化，谐波成分得以削减，电网的稳定性与效率得以提升。除此之外，PFC电路还能有效降低电磁干扰（EMI），增强设备的电磁兼容性（EMC），对于电子设备的可靠运行及性能表现具有重要的保障和促进作用。
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