【每日一问】PFC电路有什么作用？
一、什么是PFC电路？
PFC，英文全称为 Power Factor Correction，意思是 “功率因数校正”，是一种专门设计用于提高电子设备功率因数的电路。它通常安装在开关电源（如电脑电源、工业电源、LED驱动电源等）的输入端。
1. 功率因数（Power Factor, PF）：
（1）定义：有功功率与视在功率的比值。即 PF = 有功功率/视在功率。
（2）有功功率：是设备真正用于做功、产生热量、光、动力等实际消耗掉的功率。
（3）视在功率：是电网提供的总功率，是输入电压和输入电流有效值的乘积。
（4）功率因数的取值范围在 0 到 1 之间。PF值越接近1，说明电能的利用效率越高。
2. 为什么功率因数会低？
（1）对于传统的开关电源（没有PFC），其输入部分是一个整流桥和大滤波电容。这种电路只有在交流电压的峰值附近才会从电网吸取电流，导致输入电流呈尖锐的脉冲状，而不是与输入电压同相位的正弦波。
（2）这种电流波形失真会产生大量的谐波电流，使得视在功率远大于有功功率，从而导致功率因数很低（通常只有0.4-0.6）。
3.低功率因数的危害：
（1）浪费电能：电网需要提供更大的电流（视在功率大）来传输相同的实际功率（有功功率小），导致线路和变压器损耗增加，浪费能源。
（2）增加电网负担：谐波电流会污染电网，干扰其他设备。
（3） 法规要求：许多国家和国际组织（如欧盟的EN61000-3-2标准、中国的CCC认证）都强制要求一定功率以上的电子设备必须配备PFC电路。
二、PFC电路的工作原理
PFC电路的核心任务就是“整形”，即让输入电流的波形跟踪输入电压的波形，使它们尽可能同相位，并且形状都接近正弦波。其基本原理为：通过控制电路，迫使输入电流跟随输入电压的变化，从而模拟出电阻的特性（电压和电流成正比且同相）。
目前主流的PFC电路是 “有源PFC” ，它通常采用Boost（升压） 拓扑结构。下面是其详细工作原理：
1. 主要构成部件
（1）整流桥：先将交流电（AC）整流成脉动的直流电。
（2）电感（PFC电感）：储能元件。
（3）功率开关管（通常是MOSFET）：高速通断的控制核心。
（4）PFC控制IC：电路的大脑，检测输入电压和电流波形，并发出控制信号驱动开关管。
（5）二极管：防止电流倒流。
（6）输出电容：维持稳定的高压直流输出。
2. 工作过程（以Boost电路为例）
PFC控制IC通过高频开关（通常几十到几百kHz）来调制输入电流，其过程可以分为两个阶段：
（1）开关管导通阶段（Ton）
· 当控制IC使MOSFET导通（开关闭合）时，电流的路径是：整流桥 -> 电感 -> MOSFET -> 地。
· 此时，电感开始储存能量，电流线性增大。二极管因反向偏置而截止，由输出电容单独向后续电路供电。
（2）开关管关断阶段（Toff）
· 当控制IC使MOSFET关断（开关断开）时，由于电感中的电流不能突变，它会产生一个反向电动势来维持电流。
· 此时，电流的路径是：整流桥 -> 电感 -> 二极管 -> 输出电容/负载 -> 地。
· 电感在导通阶段储存的能量，加上输入的电压，一起叠加后对输出电容充电并向负载供电。因为这个电压高于输入峰值电压，所以Boost电路也起到了升压的作用（通常将电压升到约380-400V DC）。
3. 如何实现“校正”？
关键在于PFC控制IC。它会持续做两件事：
（1）. 乘法运算：实时采样输入电压的瞬时波形，并将其作为一个纯净的正弦参考信号。
（2）. 电流反馈控制：采样流过电感的电流，并将其与上述正弦参考信号进行比较。
控制IC通过调节MOS管的开关频率和占空比，迫使电感电流的包络线（平均趋势） 紧紧跟随输入电压的波形。这样，尽管电流在微观上是高频开关的锯齿波，但其宏观形状和相位都与输入电压的正弦波保持一致。
三、PFC的类型
1. 无源PFC：
（1）使用电感、电容等无源元件组成滤波器来校正相位。
（2）结构简单、成本低、可靠性高，但体积大、重量重，且校正效果一般（PF值通常只能达到0.7-0.8），常用于低功率场合。
2. 有源PFC：
（1）优点：校正效果极好（PF值可达0.95以上），输出直流电压稳定，适应电压范围宽（通常可达90V-264V全球通用），是目前中高端电源的绝对主流。
（2）缺点：电路复杂，成本较高。