功率因數是衡量電氣設備效率高低的系數，一個設備功率因數越高，說明它對電能的利用越充分。想要更有效地利用電能的轉換和傳輸，就需要合理地分配有功功率和無功功率，盡可能地提高用電設備的功率因數。

功率因數的差距在工業用電和民用電的對比上表現得很明顯，工業中使用的用電設備多為電感或電容性設備，其功率因數相對居民用電設備的功率因數要低一些，這就造成了電網中無功功率更高，維持這個無功功率需要更多的電能，工業用電價格需要為這部分電能買單，價格自然也就比民用電高出很多。

PFC功率因數校正

PFC全稱Power Factor Correction，也就是功率因數校正，是提高用電設備功率因數的技術。早期為了改進供電效率低下的問題，采取的是功率因數補償這一策略，即在用電設備上并聯一個電容器用以調整其電壓、電流的相位特性。功率因數補償也能解決一些EMI和EMC問題。

在開關電源廣泛應用后，PFC技術開始發展起來，PFC技術完全不同于過去的功率因數補償，功率因數校正針對非正弦電流波形畸變，使交流線路電流追蹤電壓波形瞬時變化軌跡，并使電流和電壓保持同相位，是一種線路電流波形校正技術。PFC同樣能夠解決功率因數、電磁兼容以及電磁干擾問題。

PFC對工業用電設備驅動來說十分重要，既能改善整體系統效率，也能更合理地分配電壓提高供電質量。目前常用的PFC有有源電路拓撲和無源電路拓撲兩種實現方式，雖然兩種PFC都是力爭校正出正弦或近似正弦的線路電流，并與線路電壓同相，從而最大程度減少產生損耗的諧波電流和無功功率流，但二者之間的差別還是蠻大的。

從無源PFC到有源PFC

有源和無源PFC之間的權衡取舍與成本、無源元件權重和數量，以及PFC相關損耗有關。無源PFC不使用晶體管等有源器件，由二極管、電阻、電容和電感等無源器件組成校正電路，這種電路需要正確使用低頻電感和電容以便形成交流線路電流包絡。

無源PFC分為電感補償式和填谷電路式，電感補償式利用電感上電流不能突變的特性來改善供電線路電流波形的畸變，并且利用電感上電壓超前電流的特性補償濾波電容電流超前電壓的特性，使功率因數、電磁兼容和電磁干擾得以改善。通過這種方式校正后的功率因數可以達到0.7-0.8。填谷電路式PFC能將功率因數校正到0.9左右，這種PFC效果很明顯，電路也很簡單，但是做不了大功率。在大功率電路中，填谷電路的諧波會非常大，想要進一步濾除諧波需要增加額外的成本，大功率電路中用這種校正得不償失。總的來看，無源PFC在非高功率的三相系統中更廣泛一些，不需要額外的電感，又能有效提升功率因數。

有源PFC在單相驅動中很實用，基本可以完全消除電流波形的畸變，并讓電壓和電流的相位保持一致，在功率因數、電磁兼容以及電磁干擾上都有非常好的效果，功率因數可以校正到0.98以上，是高功率應用里最好的選擇。難點在于電路很復雜，當然成本也會更高。有源PFC需要使用專用的IC調整電流，這就有了模擬PFC控制和數字PFC控制。

模擬PFC對決數字PFC

市面上關于模擬PFC已達到極限，要轉向數字PFC才能進一步突破的說法很多。不可否認的是數字PFC的確能不受線性特性的限制，在任何負載條件下都可以合成極優的輸出波形，但要說完全轉向數字PFC還為時尚早。

如果單單只是完成有源PFC的控制，使用成本更低的模擬PFC控制IC完全獨立于主系統控制器工作是完全沒問題的，簡單且直接。數字PFC的確可以合成極優的輸出波形，但是其性能也受到各種因素的影響，比如采樣算法和采樣頻率，PWM以及各種其他軟硬件設計等等，這個設計過程是繁瑣且復雜。模擬PFC現在也有CCFF這種技術可以進一步提高能效。所以單從二者可以達到的PFC控制效果來看，二者其實各有千秋，數字PFC的確在寬負載下優化能效能力更強，但是模擬PFC簡單直接的優化也不差而且成本更低。

應該說，數字PFC的優勢更多的其實體現在使用數字PFC可以搭配主控處理器和數字隔離器等其他器件為整個系統帶來附加價值，比如主處理器可將部分時序、監控和保護功能交由PFC控制器負責，增強整體系統功能同時降低成本。

小結

不管是模擬PFC還是數字PFC，目的都是為了提升能效，模擬PFC現在能實現很高能效而且成本相對較低，但不可否認的是數字控制強大的功能也的確能夠在系統級層面帶來增強，選擇數字PFC這時候的權衡取舍可能已經不局限于PFC電路本身了。

審核編輯 ：李倩