U1为输入电压基波有效值；γ为输入电流的波形畸变因数；cosф１为基波电压和基波电流的位移因数。可见，功率因数由输入电流的波形畸变因数γ以及基波电压和基波电流的位移因数cosф１决定。从上式可见，抑制谐波分量即可达到减小γ 提高功率因数的目的。因此，可定性的说谐波的抑制电路就是功率因数校正电路。
如何抑制和消除谐波对公共电网的污染、提高功率因数已成为当今国内外电源界研究的重要课题。ＰＦＣ技术用到新型开关电源中，已成为新一代开关电源的主要标志之一。
１.功率因数的成因
由ＰＦ＝γcosф1知，ＰＦ值有以下两个因素决定：一是相控整流电路中输入基波电压与输入基波电流的相位差ф１，二是开关整流电路中输入电流的波形畸变因数γ。
２.开关电源功率因数
常规电源功率因数低的根源是整流电路后面的滤波电容使输出电压平滑，但却使输出电流变为尖脉冲。而当整流电路后面不加滤波电容，仅为电阻性负载时，输入电流即 为正弦波，并且与电源电压同相位，功率因数为１。因此，功率因数校正电路的基本思想是将整流电路与滤波电容隔开，使整流电路与电容性负载变为电阻性负载。
谐波电流使电力系统的电压波形发生畸变，将各次谐波有效值与基波电流有效值的比值称为总波形畸变（Total Harmonic Distortion,THD）,ＴＨＤ用来衡量电网的污染程度。
２.２.２功率因数校正
１. 功率因数校正的基本原理
功率因数校正电路基本上是一个ＡＣ／ＤＣ变换器。一个标准的变换器利用脉冲波宽度调变（Ｐulse Width Modulation）技术来调整输入功率的大小，以供应适当的负载所需的功率。脉冲波宽度调变器控制切换开关将直流输入电压变成一串电压脉冲波，随后利用变压器和快速二极管将其转成平滑的直流电压输出。这个直流电压随即与一个参考电压进行比较，所产生的电压差回馈至ＰＷＭ控制器。这个误差电压信号用来改变脉冲波宽度的大小，如果输出电压过高，脉冲波宽度会减小，进而使输出电压降低，以使输出电压恢复至正常输出。
ＰＦＣ电路也是利用这个方法，但是加入了一个更先进的元件，使得来自交流电源的电流是一个正弦波并与交流电压同相位。此时误差电压信号的调变是由整流后的交流电压和输出电压的变化来控制的，最后误差电压信号回馈ＰＷＭ控制器。即当交流电压较高时，ＰＦＣ电路就从交流电源吸取较多的功率；反之，若交流电压较低，则吸取较少的功率，如此可以抑制交流电流谐波的产生。
２. 常用功率因数校正方法
（１） 多脉冲整流法。它的基本思想是利用变压器对各次不同谐波电流进行移相，使奇次谐波在变压器次级相互叠加而取消。这种方法在变压器负载平衡的情况下对减小输入端的低次谐波是有效的。
（２） 无源滤波法。在电路的整流器和电容之间串联一个滤波电感，或在交流侧接入一个谐振滤波器。其主要优点是电路简单，成本低，可靠性高，电磁干扰小；主要缺点是尺寸大，重量大，难以得到高功率因数，工作性能与频率、负载变化及输入电压有关。这种方法对抑制高次谐波有效，但滤波设备庞大，而且运行情况受系统阻抗的影响，若不使用调谐电抗器，很可能与系统电抗产生并联谐振。由于此法结构简单，目前还常使用。
（３） 有源功率因数校正法。它直接采用有源开关或ＡＣ／ＤＣ变换技术，使输入电流成为和电网电压同相位的正弦波。这种方法的主要优点是：可得到较高的功率因数，总谐波畸变小，可在较宽的输入电压范围内和宽带下工作，体积小，重量轻，输出电压也可保持恒定。主要缺点是：电路复杂，成本较高，效率会有所降低等。有源功率因数校正器已广泛用在ＡＣ／ＤＣ开关电源、交流不间断电源等领域。
综上所述，只要设法抑制输入电流中的谐波分量，即通过电路方法将输入电流波形校正为正弦波或使其无限接近正弦波，即可实现功率因数校正。
３. 功率因数校正电路的结构形式
功率因数校正电路分为有源和无源两种。无源功率因数校正电路通常由大容器的电感、电容和工作于工频电源的整流器组成。有源功率因数校正电路往往工作于高频的开关状态，它们的体积较小，重量较轻，其功率比无源功率因数校正电路的效率高。图１－２给出功率因数校正电路的三种不同结构形式。
由于Ｂoost电路结构简单，实现成本低，所以它是目前应用最广泛的功率因数校正电路。除了上述特点以为，在Ｂoost电路中与整流桥串联的电感能减小高频噪声，减小输入滤波器的体积，从而降低了成本。图１－３是此电路的原理图。
Ｂoost拓扑结构的功率因数校正电路工作在连续电流模式，利用输入电容可减少切换时所造成的杂信号回流至交流电源。此外，Ｂoost电感只存储一小部分的转换能量，所以与其他拓扑结构相比，Ｂoost只需要较小的电感。
２.２.３功率因数校正控制方法
综观ＰＦＣ技术的发展，ＰＦＣ技术可分为两大类，一类是无源ＰＦＣ技术，另一类是ＡＰＦＣ技术。前者用无源元件来改善输入功率因数，减小电流谐波以满足要求，其特点是方法简单、但电路体积庞大、笨重，有些场合无法满足要求。后者是用一个变换器串入整流滤波电路与ＤＣ／ＤＣ变换器之间，通过特殊的控制强迫输入电流跟随输入电压，反馈输入电压使之稳定，从而使ＤＣ／ＤＣ变换器的输入实现预稳。这种方法的特点是控制复杂，但体积大大减小，设计也优化，从而进一步提高了性能。目前研究最多的是ＡＰＦＣ技术。
目前最为大家所关注的ＡＰＦＣ电路有下面两类：一是两级ＡＰＦＣ电路，二是单级ＡＰＦＣ电路。前者通常由一个专门负责功率因数校正的前置级和一个ＤＣ／ＤＣ变换器构成，而这一前置的功率级基本上都是Ｂoost电路。后者一开始就是在两级方法简化的基础上另辟途径进行专门研究。
目前ＡＰＦＣ的控制策略有单环控制和双环控制两种。内环控制大大提高了系统的瞬态响应能力；外环控制使系统具有高度的静态电压稳定性，而且展宽了ＡＣ／ＤＣ变换器输入电压的调节范围。常用的利用ＡＣ／ＤＣ变换器实现有源功率因数校正的方法有两大类：一是乘法器控制法，二是电压跟踪控制法。乘法器控制法的三种基本方式，即电流峰值控制、电压滞环控制以及平均电流控制。
第３章 无源ＰＦＣ电路
３.１ 无源ＰＦＣ技术
单相整流电路的无源功率因数校正技术是在整流电路中用ＬＣ滤波器来增大整流桥导通角，从而降低电流谐波，提高功率因数。无源功率因数校正由于采用电感、电容、二极管等元器件代替了价格较高的有源器件，因而使开关电源的成本降低。虽然采用无源功率因数校正技术所得到的功率因数不如有源功率因数校正电路高，但仍然能使电路的功率因数提高到０.７～０.８，电流谐波含量将到４０%以下，因而这种技术在中小容量的电子设备中被广泛采用。但无源功率因数校正还存在着如波峰系数与谐波含量较高等技术问题，仍需进一步改进。
３.１.１ 无源ＰＦＣ电路
为了获得一个不含无源ＰＦＣ电路的标准型电源电路的输入电压Ｕm和输入电流Ｉm的波形，引入了充电泵的概念。引入充电泵的作用就是能够让输入电流从低压端流向高压端。
如何抑制和消除谐波对公共电网的污染、提高功率因数已成为当今国内外电源界研究的重要课题。ＰＦＣ技术用到新型开关电源中，已成为新一代开关电源的主要标志之一。
１.功率因数的成因
由ＰＦ＝γcosф1知，ＰＦ值有以下两个因素决定：一是相控整流电路中输入基波电压与输入基波电流的相位差ф１，二是开关整流电路中输入电流的波形畸变因数γ。
２.开关电源功率因数
常规电源功率因数低的根源是整流电路后面的滤波电容使输出电压平滑，但却使输出电流变为尖脉冲。而当整流电路后面不加滤波电容，仅为电阻性负载时，输入电流即 为正弦波，并且与电源电压同相位，功率因数为１。因此，功率因数校正电路的基本思想是将整流电路与滤波电容隔开，使整流电路与电容性负载变为电阻性负载。
谐波电流使电力系统的电压波形发生畸变，将各次谐波有效值与基波电流有效值的比值称为总波形畸变（Total Harmonic Distortion,THD）,ＴＨＤ用来衡量电网的污染程度。
２.２.２功率因数校正
１. 功率因数校正的基本原理
功率因数校正电路基本上是一个ＡＣ／ＤＣ变换器。一个标准的变换器利用脉冲波宽度调变（Ｐulse Width Modulation）技术来调整输入功率的大小，以供应适当的负载所需的功率。脉冲波宽度调变器控制切换开关将直流输入电压变成一串电压脉冲波，随后利用变压器和快速二极管将其转成平滑的直流电压输出。这个直流电压随即与一个参考电压进行比较，所产生的电压差回馈至ＰＷＭ控制器。这个误差电压信号用来改变脉冲波宽度的大小，如果输出电压过高，脉冲波宽度会减小，进而使输出电压降低，以使输出电压恢复至正常输出。
ＰＦＣ电路也是利用这个方法，但是加入了一个更先进的元件，使得来自交流电源的电流是一个正弦波并与交流电压同相位。此时误差电压信号的调变是由整流后的交流电压和输出电压的变化来控制的，最后误差电压信号回馈ＰＷＭ控制器。即当交流电压较高时，ＰＦＣ电路就从交流电源吸取较多的功率；反之，若交流电压较低，则吸取较少的功率，如此可以抑制交流电流谐波的产生。
２. 常用功率因数校正方法
（１） 多脉冲整流法。它的基本思想是利用变压器对各次不同谐波电流进行移相，使奇次谐波在变压器次级相互叠加而取消。这种方法在变压器负载平衡的情况下对减小输入端的低次谐波是有效的。
（２） 无源滤波法。在电路的整流器和电容之间串联一个滤波电感，或在交流侧接入一个谐振滤波器。其主要优点是电路简单，成本低，可靠性高，电磁干扰小；主要缺点是尺寸大，重量大，难以得到高功率因数，工作性能与频率、负载变化及输入电压有关。这种方法对抑制高次谐波有效，但滤波设备庞大，而且运行情况受系统阻抗的影响，若不使用调谐电抗器，很可能与系统电抗产生并联谐振。由于此法结构简单，目前还常使用。
（３） 有源功率因数校正法。它直接采用有源开关或ＡＣ／ＤＣ变换技术，使输入电流成为和电网电压同相位的正弦波。这种方法的主要优点是：可得到较高的功率因数，总谐波畸变小，可在较宽的输入电压范围内和宽带下工作，体积小，重量轻，输出电压也可保持恒定。主要缺点是：电路复杂，成本较高，效率会有所降低等。有源功率因数校正器已广泛用在ＡＣ／ＤＣ开关电源、交流不间断电源等领域。
综上所述，只要设法抑制输入电流中的谐波分量，即通过电路方法将输入电流波形校正为正弦波或使其无限接近正弦波，即可实现功率因数校正。
３. 功率因数校正电路的结构形式
功率因数校正电路分为有源和无源两种。无源功率因数校正电路通常由大容器的电感、电容和工作于工频电源的整流器组成。有源功率因数校正电路往往工作于高频的开关状态，它们的体积较小，重量较轻，其功率比无源功率因数校正电路的效率高。图１－２给出功率因数校正电路的三种不同结构形式。
由于Ｂoost电路结构简单，实现成本低，所以它是目前应用最广泛的功率因数校正电路。除了上述特点以为，在Ｂoost电路中与整流桥串联的电感能减小高频噪声，减小输入滤波器的体积，从而降低了成本。图１－３是此电路的原理图。
Ｂoost拓扑结构的功率因数校正电路工作在连续电流模式，利用输入电容可减少切换时所造成的杂信号回流至交流电源。此外，Ｂoost电感只存储一小部分的转换能量，所以与其他拓扑结构相比，Ｂoost只需要较小的电感。
２.２.３功率因数校正控制方法
综观ＰＦＣ技术的发展，ＰＦＣ技术可分为两大类，一类是无源ＰＦＣ技术，另一类是ＡＰＦＣ技术。前者用无源元件来改善输入功率因数，减小电流谐波以满足要求，其特点是方法简单、但电路体积庞大、笨重，有些场合无法满足要求。后者是用一个变换器串入整流滤波电路与ＤＣ／ＤＣ变换器之间，通过特殊的控制强迫输入电流跟随输入电压，反馈输入电压使之稳定，从而使ＤＣ／ＤＣ变换器的输入实现预稳。这种方法的特点是控制复杂，但体积大大减小，设计也优化，从而进一步提高了性能。目前研究最多的是ＡＰＦＣ技术。
目前最为大家所关注的ＡＰＦＣ电路有下面两类：一是两级ＡＰＦＣ电路，二是单级ＡＰＦＣ电路。前者通常由一个专门负责功率因数校正的前置级和一个ＤＣ／ＤＣ变换器构成，而这一前置的功率级基本上都是Ｂoost电路。后者一开始就是在两级方法简化的基础上另辟途径进行专门研究。
目前ＡＰＦＣ的控制策略有单环控制和双环控制两种。内环控制大大提高了系统的瞬态响应能力；外环控制使系统具有高度的静态电压稳定性，而且展宽了ＡＣ／ＤＣ变换器输入电压的调节范围。常用的利用ＡＣ／ＤＣ变换器实现有源功率因数校正的方法有两大类：一是乘法器控制法，二是电压跟踪控制法。乘法器控制法的三种基本方式，即电流峰值控制、电压滞环控制以及平均电流控制。
第３章 无源ＰＦＣ电路
３.１ 无源ＰＦＣ技术
单相整流电路的无源功率因数校正技术是在整流电路中用ＬＣ滤波器来增大整流桥导通角，从而降低电流谐波，提高功率因数。无源功率因数校正由于采用电感、电容、二极管等元器件代替了价格较高的有源器件，因而使开关电源的成本降低。虽然采用无源功率因数校正技术所得到的功率因数不如有源功率因数校正电路高，但仍然能使电路的功率因数提高到０.７～０.８，电流谐波含量将到４０%以下，因而这种技术在中小容量的电子设备中被广泛采用。但无源功率因数校正还存在着如波峰系数与谐波含量较高等技术问题，仍需进一步改进。
３.１.１ 无源ＰＦＣ电路
为了获得一个不含无源ＰＦＣ电路的标准型电源电路的输入电压Ｕm和输入电流Ｉm的波形，引入了充电泵的概念。引入充电泵的作用就是能够让输入电流从低压端流向高压端。
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