功率因數校正技術有兩種,即有源(Active PFC)和無源(Passive PFC)。其中,無源PFC使用由電感、電容等組合而成的電路來降低諧波電流,其輸入電流為低頻的50Hz到60Hz,因此需要大量的電感與電容,而且其功率因素校正僅達75%~80%。
有源PFC使用有源元件控制線路及功率型開關元件(power sine conductor On/Off switch),基本運作原理為調整輸入電流波型使其與輸入電壓波形盡可能相似,功率因素校正值可達近乎100%。相對地,因為其優異功能,有源PFC價格也較高。此外,有源PFC有另一項重要附加價值,即電源供應器輸入電壓范圍可擴增為90Vdc到264Vdc的全域電壓,電源供應器不需切換電壓。
有源功率因數校正是目前開關電源(switch-mode power supply,SMPS)應用中的一種常見功能,特別是用于抑制公共供電系統中的諧波電流的穩壓應用,例如歐洲的EN61000-3-2和日本的EIDA-MITI標準。
有源功率因數校正SMPS的最典型結構是由兩個級聯級組成:第一級是一個PFC前置穩壓器(pre-regulator),實際上它是一個升壓轉換器,負責調整交流電源電壓,然后形成一個穩壓的中間直流總線;第二級則是一個級聯直流-直流轉換器,中間直流總線為其供電,輸出形成開關電源輸出軌,還可以提供安全標準要求的隔離功能。
電路中每一級都由一個控制器IC控制,控制器具有在指定工作條件下正確控制功率通量(power flow)所需的功能,以及某些處理異常工作條件所需的安全保護功能。不過,這兩級控制器并不只是按順序處理功率,而且還以某種方式“對話”,兩個控制器IC之間的雙向通信是一個重要功能:通斷順序、無負載和錯誤處理需要兩級協調完成。
因此,在大多數開關電源設計中,建立這種通信機制并讓兩個控制芯片能夠協調工作,通常需要由電壓參考電路、功率放大器和比較器(或者齊納二極管和小信號雙極晶體管,具體情況視特殊應用的需求和價值)組成的附加電路。在這個方面,市面上見到的PFC控制器IC幾乎不具備任何簡化這種通信任務的功能,因為它們只是為控制前置穩壓器設計的單級控制器。
除此之外,還有一點值得一提,即便小功率應用也對開關電源的動靜態性能提出了嚴格的要求,例如,高端筆記本電腦的交流直流適配器要想解決散熱問題就必須最大限度地提高效率,而散熱問題受到“零到最大”和“最大到零”的遞變負載的影響。