一、何謂PFC(Power Factor Correction)
PFC(Power Factor Correction)即為功率因數修正，功率因數(Power Factor)其定義輸入電壓與輸入電流的相位差cos(θ)，其值是介於0 至1之間，當我們會希望功率因數越接近1越好。近年來，隨著科技的進步，人們的日常生活中常常會用到電子產品或設備，這些產品或設備會與市電連接，若這些產品或設備沒有PFC電路就會增加電力系統的負擔，所以發展出能讓輸入電壓與輸入電流能同相位的PFC電路。
二、PFC電路架構
目前在市面上看到通常都是昇壓型(boost)的PFC線路，昇壓型的PFC線路如圖一所示，其動作原理如下所述，當PFC開關(Q1)導通，PFC電感(L1)儲存能量，當PFC開關(Q1)截止，PFC電感(L1)經由PFC二極體(D1)對PFC大電容(C1)釋放能量，PFC大電容(Cout)的電壓為輸入電壓(VIN)加上電感電壓(VL)，這樣就達到昇壓的目的。現行PFC線路都會檢測輸入電壓(VIN)、電感電流(IL)與輸出電壓(Vout)來做控制PFC MOS的導通與截止，以達到讓輸入電壓與輸入電流同相位(PF=1)。
圖一、昇壓型PFC電路
三、PFC操作模式
依據PFC電感電流的行為模式，PFC的操作模式又可分為電感電流為不連續模式(Discontinuous Current Mode, DCM)、臨界模式(Boundary Current Mode, BCM)與連續模式(Continuous Current Mode, CCM)。
- DCM操作模式
其PFC電感電流波形如圖二所示、首先，從圖二可看出電感電流是有不連續的特性，所以可以不用考慮PFC diode反向恢復電流的問題。二、DCM有較大的峰值電流，因此必須選用規格較高的PFC MOSFET與PFC Diode。三、由於DCM模式有較高的峰值電流、較大的電流變化與較大的PFC電感鐵芯。最後、DCM優點是EMI的設計會相對比較簡單，因應用的瓦數相對較小。
圖二、DCM電感電流波形
- BCM操作模式
其PFC電感電流波形如圖三所示。首先，從圖三可看出電感電流是有不連續的特性，所以可以不用考慮PFC diode反向恢復電流的問題，BCM操作模式下電流幾乎沒有斷電且切換頻率是可變。二、BCM的峰值電流會被限制在兩倍的平均電流上，因此PFC MOSFET、Diode與電感可以選擇相對DCM較低規格的功率器件與鐵芯。最後、BCM缺點是在輸入電壓在零點附近時其切換頻率會相當高，這會使的EMI濾波器設計起來會比較複雜點。
圖三、BCM電感電流波形
- CCM操作模式
圖四所示為平均電流型的CCM模式。首先，從圖四可看出電感電流在任何時刻下都是不為零，其平均電流是與輸入電壓保持同相位。二、從圖中也可看出CCM的電流變化較小，其鐵芯的損失也比較小。三、由於電感電流變化小、其EMI的干擾相對也較小。最後、因電感電流是連續的，其PFC diode的反向恢復電流所造成的應力與損失就必須考慮。
圖四、CCM電感電流波形
四、結論
產品或設備加入PFC電路可減少電力系統的負擔，昇壓型PFC電路是目前市場上的主流，依據電感電流的行為其操作模式可分為DCM、BCM與CCM等模式，
使用者可依照輸出瓦數與其操作模式優缺點來選擇其合適的操作模式。
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