背景
许多应用中需要直流电压源，因此整流电路必定有容性滤波器。整流电压源采用正弦波输入并具有容性滤波环节。紧接交流输入之后是AC/DC 转换部分。交流输入源经过AC/DC 整流获得直流输出以供给后续单元。不论与其连接的负载如何，其输出都为断续、短暂的高峰值电流脉冲，甚至电流尖峰。当主电源输出这种类型的电流时，由此产生的电路损耗、总谐波含量和辐射干扰都将显著增加。
功率因数在控制系统中的重要性
首先，有必要了解功率包含以下两个分量：
有功功率
无功功率
有功功率指的是实际消耗的功率，有功功率将电能实际转换为其他形式能量；无功功率不产生有用功，但仍需要它来产生和维持工业感性负载（如感应电机驱动的泵或风机、焊接机和许多其他设备）运行所需的电磁场。
所需要的总功率，包括有功功率和无功功率，被称为视在功率。功率因数作为一个参数，它给出了任何系统所消耗的有功功率在总视在功率中所占的比率。功率因数之所以是一个重要的可测量数值，是因为它通常对经济效益有着显著的影响。
图1 显示了使用和未使用 PFC情况下的典型电流波形。
PFC的目标是使得电源的电流负载相当于一个简单的电阻负载。这将使得配电系统运行起来更有效率并减少电能损耗。
功率因数等于有功功率除以视在功率，如公式1 所示。
公式 1：
功率因数 = 有功功率 / 电压 x 电流
系统中损失掉的其他功率称为无功功率，是由以下两个原因造成的：
电流与电压相位不一致，导致相位差；
电流中存在谐波分量，导致电流失真。
这两个因素对相移因子和失真因子进行了定义，给出了功率因数的表达式，如公式2 所示。电压和电流之间的相移大小表明负载中的无功程度。
公式 2：
PFC 策略的理论背景
PFC的基本功能是使得从系统汲取的输入电流为正弦波并与输入电压同相位。图2 显示了PFC 所需的组件框图以及PFC与MCU的接口。AC/DC 转换器部分负责将交流输入电压转换为直流电压，并保持在高输
入功率因数下输入电流为正弦波。如同框图所示，控制算法的实现需要三个输入信号。
输入整流器将工频交流电压转换为单向电压。这一整流电压将被输入斩波器电路以产生平滑、恒定的直流输出电压。该电压将输出至负载。
根据以下三个测量反馈信号，MCU负责产生PWM开关脉冲实现对斩波器电路的控制。
整流后的输入电压
整流后的输入电流
直流母线电压
有源PFC 采用的各种拓扑结构都基于图2 所示框图。
功率因数校正的拓扑结构
升压型PFC 电路
升压型转换器产生的电压要高于输入整流电压，从而给出了功率开关（MOSFET）电压额定值VOUT。图4 显示了升压型PFC电路的原理图。图4显示了升压型PFC的输入电流波形。
降压型PFC 电路
在降压型 PFC 电路中，输出直流电压低于输入整流电压。需要较大的滤波器对开关纹波进行抑制。这种电路将大大提高功率因数。此时，功率开关（MOSFET）电压的额定值为VIN 。图5 显示了降压型PFC 的电路原理图。图6显示了降压型PFC的输入电流波形。
降压/ 升压型PFC 电路
在降压/ 升压型PFC 电路中，输出直流电压可以低于或高于输入整流电压。此时，可获得较高的功率因数。功率开关（MOSFET）电压的额定值为（VIN + VOUT）。图7 显示了降压/ 升压型PFC 电路原理图。图8 显示了降压/ 升压型PFC 输入电流波形。
实现方案
无论输入线电压和输出负载如何变化，从降压型转换器和降压/ 升压型转换器汲取的输入电流总是不连续的。然而，对于升压型转换器，如果它工作于连续导电模式（Continuous Conduction Mode，CCM），则汲取的输入电流将总是连续的，这将有助于减少输入电流谐波。
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