功率因數 PF & 功率因數校正 PFC ?
Power Factor (功率因數)
電力供需一直是全球人類需要應對的課題，然而大量的興建電廠，並非解決問題的唯一途徑。進一步提高電氣產品的功率因數（Power factor）或效率，才能有效解決問題。
Power Factor (功率因數) 代表對於所提供的電力的利用率，理想值是 1，表示所輸入的正弦波交流電，負載可以得到完全同相的交流電流。
電力消耗的瞬時功率為電壓和電流的乘積，即 $P = V imes I$。在一個週期內電壓源在負載所做的功 $W$ 為 $P$ 在這一週期 $T$ 內電壓和電流所圍繞的面積。
因此，當電壓電流完全同相時，即功率因數角（相位角）接近 0°，從而減小電壓與電流的相位差，可以得到最大的圍繞面積與功率，得到最佳的電力品質，功率因數值近乎 1。
一般而言，不同的電氣產品其負載狀況都相當複雜，功率因數值不盡然等於 1。在純電阻性負載狀況下，其電壓和電流是相同的相位，而純電容性負載狀況下，其電流的相位超前電壓 90°，純電感性負載電壓的相位則超前電流 90°。
若負載是電阻性加上電容性時，視電容大小，電流的相位會超前電壓 0～90° 之間；若負載是電阻性加上電感性時，視電感大小，電流的相位會落後電壓 0～90° 之間。這超前或落後的角度直接影響了負載對能量的消耗和儲存狀況，因此定義實功率為：
$P = V imes I imes \cos heta$
PFC（功率因數校正）
PFC 是指改善功率因數，這是通過使功率因數角（相位角）接近 0°，使功率因數接近 1，同時抑制諧波電流。諧波抑制在國際標準 IEC61000-3-2 中已經分類限值並規定了最大額定諧波電流，對應的電子裝置基本上都配備 PFC。
PFC 的控制一般有三種模式：
- BCM（臨界電流模式）： 在電感電流為零時進行切換（亦稱 TM 或 CRM），因為在二極體電流變為零的時間點開始切換，所以二極體沒有反向回復電流發生。但電流從零到最大值變化較大，電感和二極體的峰值電流將增加，平均電流較 CCM 小，大功率使用受限。
- CCM（電流連續模式）： 在二極體中有電流流動的狀態下開關導通並強制關斷二極體，會流過較大的反向回復電流並產生切換雜訊。但連續流動的電感電流幾乎為直流，漣波很小，平均電流較大，適合輸出功率較大的電路。
- 混合模式： 結合前兩種模式的優勢。
PFC 的兩種主要類型
- 被動式 PFC： 被動式功因修正器對於功因值的要求較不嚴謹，其作法是使用含有氣隙矽鋼片形式的電感串聯在輸入端上，或配合電容作 LC 型或 $\pi$ 型低通濾波器。然而愈是要對低頻有作用的電感，其電感值必需愈大，功因值在最好的狀況下也只能達到 70% 左右。被動式 PFC 的功率因數大約只能達到 0.7 ~ 0.8。
- 主動式 PFC： 若要在 Universal input range（90～265VAC）的交流輸入電壓且輕重載狀況下都能達到 90% 以上功因值，則主動式功因修正器是必要的選擇。由電感、電容及電子元器件組成，體積小，可以達到很高的功率因數（可達 0.99 以上），但成本高於被動式 PFC。市售的主動式功因修正器架構上多為昇壓式的電路架構（Boost Topology）。
採用主動式 PFC 電路的電源供應器，具有以下特點：
- 輸入電壓範圍可以從 90V 到 270V (Universal input)。
- 高於 0.99 的功率因數，並具低損耗和高可靠等優點。
- IC 的 PFC 可用作輔助電源，因此在電路中往往不需要待機變壓器。
- 輸出不隨輸入電壓波動，可獲得高度穩定的輸出電壓。
- 採用 PFC 的電源供應器不需要採用很大容量的輸入濾波電容。
