功率因數校正器

PFC的英文全稱為“Power Factor Correction”，意思是“功率因數校正”，功率因數指的是有效功率與總耗電量（視在功率）之間的關係，也就是有效功率除以總耗電量（視在功率）的比值。 基本上功率因素可以衡量電力被有效利用的程度，當功率因素值越大，代表其電力利用率越高。

基本介紹

• 中文名：功率因數校正器
• 外文名：Power Factor Correction
• 縮寫：PFC
• 作用：提高電源的功率校正因數

定義介紹

基本概述

計算機開關電源是一種電容輸入型電路，其電流和電壓之間的相位差會造成交換功率的損失，此時便需要PFC電路提高功率因數。

基本簡介

為了提高電源的功率校正因數，國家強制電源廠家要為電源安裝PFC電路以提高電源的轉換效率，其實這一點在Intel的電源設計規範中也已經有了強行的規定。

PFC電路分主動式（有源）PFC和被動式（無源）PFC兩種。

被動式

概述

一般採用電感補償方法使交流輸入的基波電流與電壓之間相位差減小來提高功率因數，被動式PFC包括靜音式被動PFC和非靜音式被動PFC。被動式PFC的功率因數只能達到0.7～0.8，它一般在高壓濾波電容附近。被動式PFC電路的結構也較為簡單，實際上是一顆矽鋼片製成的工頻電感，它利用電感線圈內部電流不能突變的原理調節電路中的電壓及電流的相位差，使電流趨向於正弦化以提高功率因素。被動式PFC結構笨重，工作時常帶有低頻震動並引發低頻噪音，相對於主動式PFC電路，被動式PFC電路的功率因數要低得多，一般只有70%左右。

缺點

因此被動式PFC電路固有其不可克服的缺點:

1、當歐洲EN的諧波規範越來越嚴格時，電感量產的質量需提升，而生產難度將提高。

2、沉重重量增加電源供應器在運輸過程損壞的風險。

3、原料短缺的風險較高。

4、如電源內部結構固定的不正確，容易產生震動噪音。

5、當電源供應器輸出超過300瓦以上，被動式PFC在材料成本及產品性能表現上將越突出其不可克服的多種的缺陷。

主動式

電路由高頻電感、開關管和電容等元件構成，可簡單的歸納為升壓型開關電源電路，它能將110V或220V的交流市電轉變為380V左右的直流高壓。主動式PFC電路具有體積小，重量輕，通過專用IC去調整電流的波形，對電流電壓間的相位差進行補償。主動式PFC可以達到較高的功率因數──通常可達98%以上，輸入電壓範圍寬等優越的電氣性能，但成本也相對較高。此外，主動式PFC還可用作輔助電源，因此在使用主動式PFC電路中，往往不需要待機變壓器，而且主動式PFC輸出直流電壓的紋波很小，這種電源不必採用很大容量的濾波電容。與被動式PFC電路類似，主動式PFC工作時也會產生噪音，只不過是高頻噪音。相對於被動PFC電路，主動PFC電路複雜，成本較被動PFC要高得多，主要套用於中高端電源產品。

主動式PFC

比較

概述

1、主動式PFC提升功率因素值至95%以上，被動式PFC約只能改善至75%。換句話說，主動式PFC比被動式PFC能節約更多的能源。

2、採用主動式PFC的電源供應器的重量，較用笨重組件的被動式PFC產品要輕巧許多，而產品走向輕薄小是未來3C市場必然趨勢。

優點

而相對於被動式PFC，主動式PFC具有與生俱來的優點：

1、校正效果遠優於歐洲的EN 諧波規範，即便未來規格更趨嚴格也都能符合規定。

2、隨著IC零件需求增加，成本將隨之降低。

3、較無原料短缺的風險。

4、較被動式專業的解決方案。

5、能以較低成本帶來全域電壓的高附加價值。

6、功率因數接近完美的100%，使電力利用率極佳化，對環保有益。

7、因應未來CPU發展趨勢，輸出瓦特數(電力)要求將越高，主動式PFC因成本不隨輸出瓦特數增加而上升，故擁有較好競爭力。

綜述

分析了上面兩大主流功率校正因素優缺點之後，其實不言而喻，要知道一個PFC對電源的性能影響是極大的。主動式PFC能電源輸入功率將近100%的轉換無非是令人為之心動的數據。其實可以做個簡單的計算，假如你的主機實際需要250W的功率來消耗，電源採用主動式PFC電路的，功率因素達到主流的95%，那么實際輸入功率將達到264W；如果採用被動式PFC電路，功率因素亦達到70%，那么實際輸入功率需要357W。相減便得到93W，即是說採用了主動式PFC的電腦連續開一個小時可以省下93W/1000=0.093度的電量。按照筆者所在地廣州市一度電0.65元來算，每個小時能省下7分錢。不要小看七分錢的作用，正所謂涓細的小流也可以匯聚成大海，同是400W額定功率的採用被動PFC世紀之星鑽石500+和採用主動PFC世紀之星皇家騎士報價相差60元左右。60元和7分錢相除等於857小時左右，按照電腦一天開八個鐘左右來計，雖然還沒有將待機是節省的功耗算進來，但是一百天就可以將你以前出的錢完全拿了回來。很明顯地，每個月面對電費單手無舉措的你是否會想到這種節省電費的方法，一年二年，未來的時間裡這可是非常可觀的數目。這是針對個人而言，企事業單位或者工廠那些大規模用電腦的地方呢？雖然那些電腦並沒有像個人電腦那樣又是奔騰D雙核，又是SLI之類的電老虎，但總是要用電的吧？作為企業主管或者老總的你在電費上想要開源節流並不沒有辦法。何況現在不只是廣東，全國各地都在鬧電荒。中國經濟的發展大多數靠的是能源利用率低的方式，如果像歐美或者是日本那樣高效率利用能源，“超英趕美”豈非指日可待？作為個人的你節能降耗應該從你身邊做起，於己，於人，於國家都盡到了匹夫之責的重任！

最後的內容有誤導性！目前電錶計算的是有功功率，而功率因數的定義是有功功率/（有功功率+無功功率）。換句話說，同為400W的主機電源，如果一個功率因數是0.9， 另一個的功率因數是0.5.實際使用時電錶是跑得同樣快的，（即功率因數不同，但電費一樣）。【計入電費的是有功功率，無功功率實際上是不計入電費的。】但是，功率因數越高的電器對電能的利用效率越好，舉個例子：一個額定功率400W，功率因數0.5，效率90%的主機電源，當它滿負載使用(即輸出400W的功率)時，輸入功率必須大於400/0.9 = 445W。但電力線卻需要890V·A的功率容量，原因在於無功功率雖然不做功，卻“占據”電力線的功率容量。假如對這個功率因數只有0.5的電源進行改造，使他的功率因數提升到1.0，這時候只需要功率容量為445W的電力線就可以正常使用這個電源了。 對於用電戶來說，功率因數多少電費也一樣，但對於發電廠來說，同樣的用電戶和同樣的用電量，電網的功率因數低時卻要發更多的電，對於供電局，卻要布設更加粗的電線。而從技術上講，電網的功率因數低時其實代表能力得不到充分的利用，白白浪費能源。-------------糾正：陳鶴昌