功率因数校正技术有两种,即有源(Active PFC)和无源(Passive PFC)。其中,无源PFC使用由电感、电容等组合而成的电路来降低谐波电流,其输入电流为低频的50Hz到60Hz,因此需要大量的电感与电容,而且其功率因素校正仅达75%~80%。
有源PFC使用有源元件控制线路及功率型开关元件(power sine conductor On/Off switch),基本运作原理为调整输入电流波型使其与输入电压波形尽可能相似,功率因素校正值可达近乎100%。相对地,因为其优异功能,有源PFC价格也较高。此外,有源PFC有另一项重要附加价值,即电源供应器输入电压范围可扩增为90Vdc到264Vdc的全域电压,电源供应器不需切换电压。
有源功率因数校正是目前开关电源(switch-mode power supply,SMPS)应用中的一种常见功能,特别是用于抑制公共供电系统中的谐波电流的稳压应用,例如欧洲的EN61000-3-2和日本的EIDA-MITI标准。
有源功率因数校正SMPS的最典型结构是由两个级联级组成:第一级是一个PFC前置稳压器(pre-regulator),实际上它是一个升压转换器,负责调整交流电源电压,然后形成一个稳压的中间直流总线;第二级则是一个级联直流-直流转换器,中间直流总线为其供电,输出形成开关电源输出轨,还可以提供安全标准要求的隔离功能。
电路中每一级都由一个控制器IC控制,控制器具有在指定工作条件下正确控制功率通量(power flow)所需的功能,以及某些处理异常工作条件所需的安全保护功能。不过,这两级控制器并不只是按顺序处理功率,而且还以某种方式“对话”,两个控制器IC之间的双向通信是一个重要功能:通断顺序、无负载和错误处理需要两级协调完成。
因此,在大多数开关电源设计中,建立这种通信机制并让两个控制芯片能够协调工作,通常需要由电压参考电路、功率放大器和比较器(或者齐纳二极管和小信号双极晶体管,具体情况视特殊应用的需求和价值)组成的附加电路。在这个方面,市面上见到的PFC控制器IC几乎不具备任何简化这种通信任务的功能,因为它们只是为控制前置稳压器设计的单级控制器。
除此之外,还有一点值得一提,即便小功率应用也对开关电源的动静态性能提出了严格的要求,例如,高端笔记本电脑的交流直流适配器要想解决散热问题就必须最大限度地提高效率,而散热问题受到“零到最大”和“最大到零”的递变负载的影响。