功率因素相关常识

1、什么是功率因素

　　在交流电路中，电压与电流之间的相位差（Φ）的余弦叫做功率因数，用符号cosΦ表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即cosΦ=P/S。

　　简单的说，功率因素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。基本上功率因素可以衡量电力被有效利用的程度，当功率因素值越大，代表其电力利用率越高。交换式电源供应器（开关稳压电源）上的功率因素校正器的工作原理是：通过控制调整交流电电流输入的时间与波型，使其与直流电电压波型尽可能一致，让功率因素趋近于1。

　　2、为什么要进行功率因素校正

　　由于半导体变流技术的发展，电器产品对电能的利用效率得到了大幅地提高，但大量的开关电源和晶闸管的使用也导致了谐波电流的产生。谐波电流具有十分严重的危害性，它一方面加重了电网中线负担，大量非线性负载产生的谐波电流将流过中线造成中线过负荷，严重情况下将烧毁中线，引发火灾；另一方面它又加重了电网高压电容的负担，电网用户变压器一般都接有高压电容用以滤除电网高频干扰，而高频的谐波电流流过电容将使温度上升甚至发生爆炸；另外，谐波电流还能引起电网电压波形畸变，从而危及其他电器的运行安全。故功率因素校正对于大功率电子设备而言至关重要。一般状况下，电子设备没有功率因素校正（Power Factor Correction， PFC）时，其PF 值约0.5。而PFC 电路不但对180V—265V 间的电压波动有完全的控制能力，还可对电压的稳定起到保护和控制作用，减少因不稳定电流而引起的各种设备故障，彻底避免谐波电流带来的危害，有效提高公用电网的纯洁度，从而大幅提高电源的安全性能，并使用户利益得到切实保障。

　　3、有哪些国家出台了有关 PFC 的考核规定

　　2001 年1 月，欧盟开始对电子设备谐波进行考核，规定凡输出功率在75W~600W 范围间之电子设备产品，都必须通过谐波测试[Harmonics test（EN 61000-3-2）]，测量待测物对电力系统所产生的谐波干扰；中国自2002 年5 月起，规定凡政府机关采购的功率大于75W 的电子设备，皆需考核功率因素；日本已着手研拟关于节约电力的各项方案。这是一种未来的趋势，随着世界能源危机的不断加深，各国对用电设备的功率因素考核相关规定正日趋严格。

　　4、什么是主动式/被动式功率因素校正 （Active/Passive PFC）

　　被动式PFC，使用由电感、电容等组合而成的电路来降低谐波电流，其输入电流为低频的50Hz 到60Hz，因此需要大量的电感与电容。而且其功率因素校正仅达75%~80%。主动式PFC 使用主动组件 （控制线路及功率型开关式组件power sine conductor On/Off switch），基本运作原理为调整输入电流波型使其与输入电压波形尽可能相似，功率因素校正值可达近乎100%。此外主动式 PFC 有另一项重要附加价值，即电源供应器输入电压范围可扩增为90VAC 到264VAC 的全域电压。但主动式PFC 电路的成本也相对较高。

　　5、为什么主动式 PFC 优于被动式PFC

　　A、主动式PFC 提升功率因素值至95%以上，被动式PFC 约只能改善至75%。换言之，主动式PFC 比被动式PFC 能节约更多的能源。

　　B、采用主动式PFC 的电源供应器的重量，较用笨重组件的被动式PFC 产品要轻巧许多，而产品走向轻薄小是未来3C 市场必然趋势。

　　主动式 PFC 的优点：校正效果远优于欧洲的 EN 谐波规范，即便未来规格更趋严格也都能符合规定。随着IC 零件需求增加，成本将随之降低。较无原料短缺的风险。较被动式专业的解决方案。能以较低成本带来全域电压的高附加价值。功率因素接近完美的100%，使电力利用率极佳化，对环保有益。且主动式PFC 因成本不随输出功率增加而上升，故拥有较好的竞争力。

　　被动式 PFC 的缺点：

　　当欧洲 EN 的谐波规范越来越严格时，电感量产的质量需提升，而生产难度将提高。沉重重量增加电源供应器在运输过程损坏的风险。原料短缺的风险较高。如电源内部结构固定的不正确，容易产生震动噪音。当电源供应器输出超过300 瓦以上，被动式PFC 在材料成本及产品性能表现上将越不具竞争力。

　　6、如何区别电源产品是否主动式功率因素校正

　　知道了主动式功率因素校正的好处后，可以采用以下方法判定电源产品是否采用了主动式功率因素校正电路：

　　A、看文字叙述：准确率90%以上。因为功率因素校正是很有用的功能，厂商当然希望能藉此吸引消费者，所以有此功能的设备多附文字描述。所以有看到“功率因素校正”、“PowerFactor Correct”或 “PFC”这些字眼的产品，都是有功率因素校正功能的。

　　B、看铭牌标称功率和相关认证，国家已经把大功率用电设备的功率因素指标纳入产品3C 认证考核项目，如：功率大于75W 的电视产品，必须加PFC 电路。

　　C、看规格书：准确率100%。若有功率因素校正功能，在其产品规格书中应该可以看到功率因素（Power Factor，PF）的值， 我们知道 PF 值要大于90%以上才是主动式的功率因素校正。

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