什么是功率因数校正？

上世纪五十年代，针对感性负载交流电器电压和电流不同相位导致供电效率低的问题，提出了一种改进方法。

图1 感性负载下的电压和电流波形

由于电压和电流的相位不同，电源线的负担变得更重，电源线的效率降低，这就要求在交流电器上连接一个电容器来调整电压和电流的相位特性。

例如：

当时，所需的40W荧光灯必须与4.75μF电容器并联。当电容器连接到感性负载时，利用电容器上的电流超前电压特性来补偿电感器上的电流滞后电压特性，使整体特性更接近仅包含电阻的电路，从而提高效率，这种方法称为功率因数校正/补偿。交流电的功率因数可以用余弦函数值（cosφ）表示，其中φ是电源电压和负载电流之间的相位角。

自1980年代以来，电器中大量使用了高效开关模式电源。整流后的开关电源通常使用大容量的滤波电容器，因此是电器驱动的容性负载，由于滤波电容器的充放电，在220v电源下，电器两端产生锯齿波纹。

滤波电容上的最小电压远非零，与其最大值（纹波峰值）相差不大。根据整流二极管的单向电导率，只有当交流线电压的瞬时值高于滤波电容上的电压时，整流二极管才因正向偏置而导通;当交流输入电压的瞬时值低于滤波电容的瞬时值时，整流二极管由于反向偏置而关断。

也就是说，在交流线路电压的每个半周期中，二极管仅在其峰值附近导通。虽然交流输入电压仍基本保持正弦波形，但交流输入电流具有高幅度尖峰，如图2所示。这种严重失真的电流波形包含大量的谐波，导致线路功率因数严重下降。

图2 先前的正弦波形出现高幅度尖峰

在正半周期（1800）中，整流二极管的导通角远小于1800甚至低至300-700。

由于负载功率的要求，在非常窄的导通角下会产生非常大的导通电流，从而使电源电路中的电源电流被脉冲。它不仅降低了供电效率，而且由于电源线太少或电路负载过大而导致交流电压的波形畸变严重（图3），并产生多次谐波，从而干扰其他电器的正常运行。这就是我们经常提到的电磁干扰（EMI）和电磁兼容性（EMC）问题。

图3 容性负载引起的电压波形失真

由于电气设备已经从过去的感性负载（早期的电视、收音机等电源都使用电力变压器的感性设备）转变为带有整流器和滤波电容器的容性负载，因此功率因数补偿不仅意味着解决电源电压和电流不同相位的问题，还有电源电流强脉冲引起的电磁干扰（EMI）和电磁兼容性（EMC）问题。

这是上世纪末发展起来的一项技术，具有开关电源快速发展和广泛应用的背景）。该技术的主要目的是解决由于容性负载导致电流波形严重失真而引起的EML和EMC。所以现代技术PFC与过去的功率因数补偿技术完全不同。它旨在使非正弦电流波形失真，迫使交流线路的电流跟踪电压波形的瞬态变化轨迹，并使电流和电压保持在同一相位，使系统纯电阻（电流波形校正技术）。

因此，现代技术PFC完成了电流波形的校正，解决了电压和电流同相的问题。

由于上述原因，对于要求功率大于85W（有些数据显示超过75W）的容性负载电器，需要增加一个校正电路来校正其负载特性，使其更接近电阻率（即电压和电流波形将具有相同的相位，波形相似）。