反激式控制器将有源PFC功能电路整合在单级转换器

任何依靠交流电源工作的电源系统都具有一个相关的功率因数，该功率因数被含义为其从交流电源吸收电流的方式。AC电力系统的功率因数被含义为流至负载的有功功率(realpower)与视在功率(apparentpower)的比值，是一个介于0和1之间的无单位数值。有功功率是电路在特按时间执行任务的能力。视在功率则是电路的电流与电压之乘积。由于非线性负载(它会使从电源吸收的电流波形出现失真)的原因，视在功率将大于有功功率。

在一个电力系统中，与一个具有高功率因数的负载相比，在所传输的有用功率相同的情况下，一个具有低功率因数的负载吸收更大的电流。因为所需的电流较高，所以在配电系统中损失的能量也新增了，这反过来又要更粗的导线和其他传输设备。较大的设备和能源浪费新增了成本，所以电力公司往往对功率因数较低的客户收取较高的费用。

此外，电源的功率因数还会对AC-DC电源出现在交流电源上的谐波造成影响，因此，为不带功率因数校正功能的AC-DC电源之负载配电时，电力公司面对重大难题。此类电源是非线性负载，它们：

自上世纪80年代起，欧盟决定将解决这些问题的重担交给采用AC-DC电源之产品的制造商。从那以后，用于限制相关产品在电力线频率的谐波(整数倍)上可以吸收之电流值的标准几经修改。最终，形成了IEC61000-3-2市电线路谐波电流辐射标准分类，如表1所示。

表1：IEC61000-3-2分类

如图1所示，典型的离线式电源利用一个负责驱动电容性负载的二极管电桥给交流电源线加载。该负载是非线性的(因为它重要给一个电容器充电)，而且此类负载只在正弦线路电压的峰值期间吸收电流，因而出现了会引起电源线谐波的线路输入电流峰值。

图1：开关电源输入电路

功率因数校正(pFC)

改善功率因数的方法之一是采用一个滤波器。这通常被称为无源pFC。可以设计一种只传递位于市电线路频率(例如：50Hz或60Hz)之电流的滤波器。这种滤波器一般用于低功率要求并可减小谐波电流，这意味着非线性器件此时看似一个线性负载，而且能根据要采用电容器或电感器以使功率因数接近1。不过，此类滤波器要采用大数值的高电流电感器，而这种电感器既笨重又昂贵。

有源pFC

有源pFC是一种用于控制负载所吸取的无功功率之的电力电子系统，旨在获得尽可能接近1的功率因数。在大多数应用中，有源pFC负责控制负载的输入电流，以使电流波形与交流电源电压波形(正弦波)成比例。有源pFC功能电路通常包括一个附加的开关升压转换器功率级，该功率级要一个控制IC、开关MOSFET和电源电感器。有源pFC使电压和电流几乎同相，而且无功功率损耗接近于零。这就能最高效地将电能从电力公司传送给用户。图2示出了未采用pFC和采用有源pFC(1.0)时至离线式开关电源的电流波形。

图2：采用和未采用有源pFC时的AC电压和电流波形(关于一个容性负载)