了解PFC对实现高能效至关重要

几乎每个人都意识到，无论是在高能源价格时代努力限制成本的消费者和企业运营商，还是希望满足日益复杂的要求和许多标准的设计师，都需要优化能源效率。如果能源浪费的高成本没有驱动力，能源对环境的影响将随着热量的增加而变得越来越明显。

认识到需要改进，各国政府和行业协会都制定了书面标准，在某些情况下，这些标准必须在产品投放市场之前满足。关注成本或环保意识的客户在做出购买决定时依赖这些标准，以确保他们购买高效产品。

需要解决的关键领域之一是功率因数校正(PFC)等级，包括电磁干扰(EMI)滤波器。

高能效不仅仅是单点

能效一直是与电源相关的任何应用的问题，也是制造商规格中规定的参数。然而，在过去，高能效被认为是单点中最好的数字，通常在满载的75%左右。

因此，制造商将注意力集中在这个负载水平上，以提高他们所理解的产品能效。但事实上，该设备只在这个功率水平上工作了一小部分时间。在实际应用中，特别是在具有动态负载的应用中，这意味着实际能效远低于预期。

为了解决这种情况，现代能源标准考虑了整个能效曲线的性能，而不仅仅是曲线上的最佳点。因此，设计师正在研究如何设计电源转换系统的关键设备，以便在低负换系统的关键设备。最关键的领域是PFC级和EMI滤波器消耗高达8%的输出功率。

PFC概述

电力公司的电源电压总是正弦的，但线路电流的波形和相位取决于电源负载。对于最简单的电阻负载，负载电流也是正弦，并使相位的功率易于计算。

如果负载中有电抗元件，如电感或电容器，则负载电流保持正弦，但相移与电压有关。在这种情况下，有功功率(也称为实际或平均功率)和以前一样计算，但乘以相角(位移因子)的余弦。无功负载越多，有功功率越低。

非线性负载更为复杂，如集成二极管桥和大输入电容器的典型开关电源的输入水平。在这里，电流是一系列的浪涌峰值，计算功率应使用傅里叶变换(Fourier transformation)。

图1:电压(蓝色)和电流(红色)，无功负载(左)和非线性负载(右)

两个正弦波的平均乘积需要复杂的计算。只有当两个波形具有相同的频率时，才能给出非零结果。但由此可见，只有基本重量才能提供真正的功率，谐波只产生无用的循环电流。

类似于位移因子，模拟失真(非正弦)波形对实际功率的影响，将实际功率定义为两个因素的乘积:均方根电压、均方根电流和乘积。进一步分析将表明总谐波失真(THD)。

事实上，系统的功率因数只是位移和失真因素的乘积，所以真正的功率是均方根电压、均方根电流和功率因数的乘积。