2024年3月12日发(作者：资盼香)
功率因数校正(英文缩写是PFC)是目前比较流行的一个专业术语。PFC是在20世纪80年
代发展起来的一项新技术，其背景源于离线开关电源的迅速发展和荧光灯交流电子镇流器
的广泛应用。PFC电路的作用不仅仅是提高线路或系统的功率因数，更重要的是可以解决
电磁干扰(EMI)和电磁兼容(EMC)问题。
线路功率因数降低的原因及危害导致功率因数降低的原因有两个，一个是线路电压与电流
之间的相位角中，另一个是电流或电压的波形失真。前一个原因人们是比较熟悉的。而后
者在电工学等书籍中却从未涉及。
功率因数(PF)定义为有功功率(P)与视在功率(S)之比值，即PF=P/S。对于线路电压和电流
均为正弦波波形并且二者相位角Φ时，功率因数PF即为COSΦ。由于很多家用电器(如排
风扇、抽油烟机等)和电气设备是既有电阻又有电抗的阻抗负载，所以才会存在着电压与电
流之间的相位角Φ。这类电感性负载的功率因数都较低(一般为0.5-0.6)，说明交流(AC)电
源设备的额定容量不能充分利用，输出大量的无功功率，致使输电效率降低。为提高负载
功率因数，往往采取补偿措施。最简单的方法是在电感性负载两端并联电容器，这种方法
称为并联补偿
PFC方案完全不同于传统的“功率因数补偿”，它是针对非正弦电流波形而采取的提高线
路功率因数、迫使AC线路电流追踪电压波形的瞬时变化轨迹，并使电流与电压保持同相
位，使系统呈纯电阻性的技术措施。
长期以来，像开关型电源和电子镇流器等产品，都是采用桥式整流和大容量电容滤波电路
来实现AC-DC转换的。由于滤波电容的充、放电作用，在其两端的直流电压出现略呈锯
齿波的纹波。滤波电容上电压的最小值远非为零，与其最大值(纹波峰值)相差并不多。根
据桥式整流二极管的单向导电性，只有在AC线路电压瞬时值高于滤波电容上的电压时，
整流二极管才会因正向偏置而导通，而当AC输入电压瞬时值低于滤波电容上的电压时，
整流二极管因反向偏置而截止。也就是说，在AC线路电压的每个半周期内，只是在其峰
值附近，二极管才会导通(导通角约为70°)。虽然AC输入电压仍大体保持正弦波波形，但
AC输入电流却呈高幅值的尖峰脉冲，如图l所示。这种严重失真的电流波形含有大量的谐
波成份，引起线路功率因数严重下降。若AC输入电流基波与输入电压之间的位移角是Φ1，
根据傅里叶分析，功率因数PF与电流总谐波失真(度)THD之间存在下面关系：
实测表明，对于未采取PFC措施的电子镇流器，仅三次谐波就达60％(以基波为100％)，
THD会超过电流基波，PF不超过0.6。线路功率因数过低和电流谐波含量过高，不仅会对
造成电能巨大浪费，而且会对电力系统产生严重污染，影响到整个电力系统的电气环境，
包括电力系统本身和广大用户。因此，IEC1000-3-2《家用电器及类似类电气设备发出的
谐波电流**》和IEC929(GB/T15144)《管形荧光灯交流电子镇流器的性能要求》等标准，
都对AC线路电流谐波作出了具体的**要求
为提高线路功率因数，抑制电流波形失真，必须采用PFC措施。PFC分无源和有源两种类
型，目前流行的是有源PFC技术。
1 无源PFC电路
无源PFC电路不使用晶体管等有源器件，而是由二极管、电阻、电容和电感等无源元件组
成。无源PFC电路有很多类型，其中比较简单的无源PFC电路由三只二极管和两只电容组
成，如图2所示。这种无源PFC电路的工作原理是：当50Hz的AC线路电压按正弦规律
由0向峰值Vm变化的1/4周期内(即在0 VD3导通(VD1和VD4截止)，电流对电容C1并经二极管VD6对C2充电。当VAC，瞬 时值达到Vm，因C1=C2，故C1和C2上的电压相同，均为1/2Vm，当AC线路电压从
2024年3月12日发(作者：资盼香)
功率因数校正(英文缩写是PFC)是目前比较流行的一个专业术语。PFC是在20世纪80年
代发展起来的一项新技术，其背景源于离线开关电源的迅速发展和荧光灯交流电子镇流器
的广泛应用。PFC电路的作用不仅仅是提高线路或系统的功率因数，更重要的是可以解决
电磁干扰(EMI)和电磁兼容(EMC)问题。
线路功率因数降低的原因及危害导致功率因数降低的原因有两个，一个是线路电压与电流
之间的相位角中，另一个是电流或电压的波形失真。前一个原因人们是比较熟悉的。而后
者在电工学等书籍中却从未涉及。
功率因数(PF)定义为有功功率(P)与视在功率(S)之比值，即PF=P/S。对于线路电压和电流
均为正弦波波形并且二者相位角Φ时，功率因数PF即为COSΦ。由于很多家用电器(如排
风扇、抽油烟机等)和电气设备是既有电阻又有电抗的阻抗负载，所以才会存在着电压与电
流之间的相位角Φ。这类电感性负载的功率因数都较低(一般为0.5-0.6)，说明交流(AC)电
源设备的额定容量不能充分利用，输出大量的无功功率，致使输电效率降低。为提高负载
功率因数，往往采取补偿措施。最简单的方法是在电感性负载两端并联电容器，这种方法
称为并联补偿
PFC方案完全不同于传统的“功率因数补偿”，它是针对非正弦电流波形而采取的提高线
路功率因数、迫使AC线路电流追踪电压波形的瞬时变化轨迹，并使电流与电压保持同相
位，使系统呈纯电阻性的技术措施。
长期以来，像开关型电源和电子镇流器等产品，都是采用桥式整流和大容量电容滤波电路
来实现AC-DC转换的。由于滤波电容的充、放电作用，在其两端的直流电压出现略呈锯
齿波的纹波。滤波电容上电压的最小值远非为零，与其最大值(纹波峰值)相差并不多。根
据桥式整流二极管的单向导电性，只有在AC线路电压瞬时值高于滤波电容上的电压时，
整流二极管才会因正向偏置而导通，而当AC输入电压瞬时值低于滤波电容上的电压时，
整流二极管因反向偏置而截止。也就是说，在AC线路电压的每个半周期内，只是在其峰
值附近，二极管才会导通(导通角约为70°)。虽然AC输入电压仍大体保持正弦波波形，但
AC输入电流却呈高幅值的尖峰脉冲，如图l所示。这种严重失真的电流波形含有大量的谐
波成份，引起线路功率因数严重下降。若AC输入电流基波与输入电压之间的位移角是Φ1，
根据傅里叶分析，功率因数PF与电流总谐波失真(度)THD之间存在下面关系：
实测表明，对于未采取PFC措施的电子镇流器，仅三次谐波就达60％(以基波为100％)，
THD会超过电流基波，PF不超过0.6。线路功率因数过低和电流谐波含量过高，不仅会对
造成电能巨大浪费，而且会对电力系统产生严重污染，影响到整个电力系统的电气环境，
包括电力系统本身和广大用户。因此，IEC1000-3-2《家用电器及类似类电气设备发出的
谐波电流**》和IEC929(GB/T15144)《管形荧光灯交流电子镇流器的性能要求》等标准，
都对AC线路电流谐波作出了具体的**要求
为提高线路功率因数，抑制电流波形失真，必须采用PFC措施。PFC分无源和有源两种类
型，目前流行的是有源PFC技术。
1 无源PFC电路
无源PFC电路不使用晶体管等有源器件，而是由二极管、电阻、电容和电感等无源元件组
成。无源PFC电路有很多类型，其中比较简单的无源PFC电路由三只二极管和两只电容组
成，如图2所示。这种无源PFC电路的工作原理是：当50Hz的AC线路电压按正弦规律
由0向峰值Vm变化的1/4周期内(即在0 VD3导通(VD1和VD4截止)，电流对电容C1并经二极管VD6对C2充电。当VAC，瞬 时值达到Vm，因C1=C2，故C1和C2上的电压相同，均为1/2Vm，当AC线路电压从