电源没有pfc会有什么后果? 浅论pfc对电源的重要性

　　本文主要是关于pfc的相关介绍，并着重对pfc的功能特点及优缺点进行了详尽的阐述。

　　pfc

　　PFC的英文全称为“Power Factor Correction”，意思是“功率因数校正”，功率因数指的是有效功率与总耗电量（视在功率）之间的关系，也就是有效功率除以总耗电量（视在功率）的比值。 基本上功率因数可以衡量电力被有效利用的程度，当功率因数值越大，代表其电力利用率越高。功率因数是用来衡量用电设备用电效率的参数，低功率因数代表低电力效能。为了提高用电设备功率因数的技术就称为功率因数校正。

　　计算机开关电源是一种电容输入型电路，其电流和电压之间的相位差会造成交换功率的损失，此时便需要PFC电路提高功率因数。目前的PFC有两种，一种为被动式PFC（也称无源PFC）和主动式PFC（也称有源式PFC）。

　　被动式PFC

　　被动式PFC一般分“电感补偿式”和“填谷电路式（Valley Fill Circuit）”

　　“电感补偿式”是使交流输入的基波电流与电压之间相位差减小来提高功率因数，“电感补偿式”包括静音式和非静音式。“电感补偿式”的功率因数只能达到0.7～0.8，它一般在高压滤波电容附近。

　　“填谷电路式”属于一种新型无源功率因数校正电路，其特点是利用整流桥后面的填谷电路来大幅度增加整流管的导通角，通过填平谷点，使输入电流从尖峰脉冲变为接近于正弦波的波形，将功率因数提高到0.9左右，显著降低总谐波失真。与传统的电感式无源功率因数校正电路相比，其优点是电路简单，功率因数补偿效果显著，并且在输入电路中不需要使用体积大重量沉的大电感器。

　　主动式PFC

　　而主动式PFC则由电感电容及电子元器件组成，体积小、通过专用IC去调整电流的波形，对电流电压间的相位差进行补偿。主动式PFC可以达到较高的功率因数──通常可达98%以上，但成本也相对较高。此外，主动式PFC还可用作辅助电源，因此在使用主动式PFC电路中，往往不需要待机变压器，而且主动式PFC输出直流电压的纹波很小，这种电源不必采用很大容量的滤波电容。

　　电源没有pfc会有什么后果

　　PFC是用来提高功率因数的，在电网中存在有功功率和无功功率，功率因数提高后，无功功率就减少了。在我国，使用的是有功电度表，它是无法测量无功功率的，所以即使电源没有PFC，也不会多扣电费。但是在国外比如欧洲，它们的电度表也会计算无功功率的，没有PFC就意味着要花更多的电费。所以最好买带PFC的电源，主动PFC电源的功率因数可以做的比较高，建议购买主动PFC的电源。

　　关于电压，这个跟PFC关系不是太大，但需要注意的是，某些国家比如美国日本，它们使用的是110V交流电，那你购买电源就要购买支持100-240V全电压的产品，以免到国外不能使用。

　　电源的输入电压可以从电源铭牌看到，正规的支持全电压的电源的铭牌会标注100-240V电压字样，很好辨识。但是PFC就不容易从外观看了，除非你拆开电源，简单的办法就是到官方网站查询产品资料。

　　无PFC电源的缺点

　　1.主动PFC在低功率时，自身损耗大于被动PFC。毕竟它是一个复杂的电路，工作起来要消耗电能;而被动PFC就是一个电感。不过很少有人让高端电源工作的低负载下，这个问题也就不明显了。

　　2.主动PFC还有一个最麻烦的缺点：电磁干扰大。为了搞定电磁干扰，EMI滤波电路要加强，电路更加复杂。有些电源在待机时发出高频噪音，也是因为主动PFC。

　　3.无源PFC电路是以牺牲电源的效率和稳定性为代价的。很多不太懂电源人，盲目的把电源加上无源PFC电路，以为这样就能很容易的解决电路的PF值问题了，事实上，这样在很多时候是得不偿失。

　　4.增加一点PF值，牺牲了电源本身的更多优良性能，无源PFC大约有两种方式：

　　一是、直接将反激电路前级的400V大电解拿掉，换上CBB，于是输入到电路中的电压波形就是正弦波了，然后将电源的变压器调节感量，使其达到DCM和CCM工作模式的临界点上，调的准的，能将PF值调到0.9.这样做的缺点也是一下就能看出来了，因为输入电压降低，效率降下一截，且由于没有前级滤波电路纹流变大，电路的稳定性也大大降低。

　　二是、填谷电路，增加三只二极管，400V电解换成两只250V的，这个电路比前面那个电路好一些，因为输入级的纹波没那么大。但输入电压的谷值是原来电解直接滤波的一半，峰值不变。也一样会降低电源的效率和稳定性。

　　pfc对电源的重要性

　　功率因数（PF）是指，实际功率（有效功率）与视在功率（表观功率）的比率（kW/kVA），而我们都知道，功率P等于电压与电流的乘积（P=V×I）。另外，在电路中会存在着最基本的两种电路负载，一种为“电阻（由电源中各种电阻构成的电路负载）”，另外一种为“电抗（由电源中电感线圈和电容构成的电路负载）”。

　　如果整个电路都是线性负载（电路阻抗为恒定常数的负载），那么电源电压和电流都将会呈现为正弦曲线，并且相位相同。而如果在这个纯电阻电路中，那么电压和电流都会在同一时刻逆转极性，那么也就是说，在每一时刻，电压与电流的乘积都为“正”。也就是说，在电路中，没有“反方向（负极方向）”的能量移动，而此时所产生负载功率才被称为“实际功率”。

　　而在一个纯电抗负载电路中，电压和电流之间会产生一定的是时间差，也就会出现相位差（最大理论值为90度，一般情况多为45度），那么电压与电流的乘积，就不一定每一时刻都为“正”了。在第一个半周期内，能量为“正”，另外一个半周期内能量为“负”，那么就是说，前半周期电源从电网中获取能量，而在后半个周期内，这些能量又会回流到国家电网中。所以如果按照一个周期计算，那么电源获得的能量会为“零”，没有能量。

　　上面的两种描述都是纯理论的理想状态。但在实际应用中，电路中会有大量的电阻、电感和电容，在同一时刻都会有负载，也就会产生不同方向的“能量”。因此，所有的正向能量，我们称其为“实际功率”，而反向回流电网的能量则称之为“无用功率”，那么“实际功率”与“无用功率”的综合，就是之前我们所说的“视在功率”。

　　但正如我们之前所提到的，“功率因数”实际上就是“实际功率”与“视在功率”的比值。而最为理想的比值为“1”，当然这还无法做到，因此只能无限接近于“1”，这个数值我们一般称之为“功率因数”。

　　这里我们需要指出的是，居民用户只需要支付实际功率（瓦数）所消耗的电量，则不会支付回流到电网中无用功率的电量。而对于商业工厂用电则会追加无用功率这一部分的用电，因为他们所消耗电量的基数太大了。

　　虽然对于居民用户来说，我们不需要支付无用功率的电费，但是根据《欧盟EN61000-3-2号标准》（当然中国也有相关的法规条款），凡是功率擦超过75W的开关电源，都需要至少安装被动PFC模块。此外，在80Plus电源认证中，则要求功率因数需要超过0.9，甚至更多。

　　不过在数年前，许多的电源厂商大多都在电源产品中使用被动PFC模块。而PFC模块则是一个减少谐波电流，并且将非线性负载转换成线性负载的过滤器，电容和电感所产生的功率因数则会向单位值跟近一些。

　　因此，我们接下来要说的，就是主动PFC和被动PFC电路。被动PFC相对主动PFC，功率因数较低，并且被动PFC只适用于230V高压电网，对于115V低压电网，被动PFC还需要一个倍压器以适应电网规格。不过，被动PFC比主动PFC的效能要高！

　　对于主动PFC来说，它基本上是一个通过PWM（脉冲宽度调制）控制电流波形的AC/DC整流器。在最开始，AC电压通过整流桥整流。然后PWM触发主动PFC电路中的MOSFET管（通常是两个），分离中间直流电压到恒定脉冲序列。这些脉冲信号通过滤波电容，将相对平顺的电流送到主开关电路。而在此之前，我们还会看到一个大个的电感线圈，而这个大电感可以对突然涌入的电流起到缓冲和梳理的作用，当然磁线圈也是电抗产生的重要元件。

　　此外，在主动PFC电路中我们还会看到一个热敏电阻，同样是用来限制突然涌入的电流，特别是当电源通电以及启动时。

　　主动PFC电路通常也有两种不同的模式，电流断续模式DCM（Discontinuous Conduction Mode）和电流连续模式CCM（ Continuous Conduction Mode）。其中DCM是指，当电感电流为零时，PFC的MOSFET管被开启的工作状态；CCM是指，电感电流始终在零以上，PFC的MOSFET管被开启的工作状态，因此在MOSFET管中，所有的反向恢复的能量都会被浪费。

　　在电源PFC电路中的第二种模式（CCM）主要被用于超过200W功率输出的电源，因为他能够提供相对较低电流噪声峰值，这意味着高功率电源可以有效抑制电流纹波，输出更为平顺的电流。不过CCM的缺点是耗能较高，并且在升压二极管关闭时，会产生额外EMI，所以我们经常会看到电源整流桥后通常会增加一个X电容。

　　结语

　　关于pfc的相关介绍就到这了，如有不足之处欢迎指正。

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