任何依靠交流電源工作的電源系統(tǒng)都具有一個(gè)相關(guān)的功率因數(shù)，該功率因數(shù)被含義為其從交流電源吸收電流的方式。AC電力系統(tǒng)的功率因數(shù)被含義為流至負(fù)載的有功功率(realpower)與視在功率(apparentpower)的比值，是一個(gè)介于0和1之間的無單位數(shù)值。有功功率是電路在特按時(shí)間執(zhí)行任務(wù)的能力。視在功率則是電路的電流與電壓之乘積。由于非線性負(fù)載(它會(huì)使從電源吸收的電流波形出現(xiàn)失真)的原因，視在功率將大于有功功率。

在一個(gè)電力系統(tǒng)中，與一個(gè)具有高功率因數(shù)的負(fù)載相比，在所傳輸?shù)挠杏霉β氏嗤那闆r下，一個(gè)具有低功率因數(shù)的負(fù)載吸收更大的電流。因?yàn)樗璧碾娏鬏^高，所以在配電系統(tǒng)中損失的能量也新增了，這反過來又要更粗的導(dǎo)線和其他傳輸設(shè)備。較大的設(shè)備和能源浪費(fèi)新增了成本，所以電力公司往往對(duì)功率因數(shù)較低的客戶收取較高的費(fèi)用。

此外，電源的功率因數(shù)還會(huì)對(duì)AC-DC電源出現(xiàn)在交流電源上的諧波造成影響，因此，為不帶功率因數(shù)校正功能的AC-DC電源之負(fù)載配電時(shí)，電力公司面對(duì)重大難題。此類電源是非線性負(fù)載，它們：

自上世紀(jì)80年代起，歐盟決定將解決這些問題的重?fù)?dān)交給采用AC-DC電源之產(chǎn)品的制造商。從那以后，用于限制相關(guān)產(chǎn)品在電力線頻率的諧波(整數(shù)倍)上可以吸收之電流值的標(biāo)準(zhǔn)幾經(jīng)修改。最終，形成了IEC61000-3-2市電線路諧波電流輻射標(biāo)準(zhǔn)分類，如表1所示。

表1：IEC61000-3-2分類

如圖1所示，典型的離線式電源利用一個(gè)負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)電容性負(fù)載的二極管電橋給交流電源線加載。該負(fù)載是非線性的(因?yàn)樗匾o一個(gè)電容器充電)，而且此類負(fù)載只在正弦線路電壓的峰值期間吸收電流，因而出現(xiàn)了會(huì)引起電源線諧波的線路輸入電流峰值。

圖1：開關(guān)電源輸入電路

功率因數(shù)校正(pFC)

改善功率因數(shù)的方法之一是采用一個(gè)濾波器。這通常被稱為無源pFC?？梢栽O(shè)計(jì)一種只傳遞位于市電線路頻率(例如：50Hz或60Hz)之電流的濾波器。這種濾波器一般用于低功率要求并可減小諧波電流，這意味著非線性器件此時(shí)看似一個(gè)線性負(fù)載，而且能根據(jù)要采用電容器或電感器以使功率因數(shù)接近1。不過，此類濾波器要采用大數(shù)值的高電流電感器，而這種電感器既笨重又昂貴。

有源pFC

有源pFC是一種用于控制負(fù)載所吸取的無功功率之的電力電子系統(tǒng)，旨在獲得盡可能接近1的功率因數(shù)。在大多數(shù)應(yīng)用中，有源pFC負(fù)責(zé)控制負(fù)載的輸入電流，以使電流波形與交流電源電壓波形(正弦波)成比例。有源pFC功能電路通常包括一個(gè)附加的開關(guān)升壓轉(zhuǎn)換器功率級(jí)，該功率級(jí)要一個(gè)控制IC、開關(guān)MOSFET和電源電感器。有源pFC使電壓和電流幾乎同相，而且無功功率損耗接近于零。這就能最高效地將電能從電力公司傳送給用戶。圖2示出了未采用pFC和采用有源pFC(1.0)時(shí)至離線式開關(guān)電源的電流波形。

圖2：采用和未采用有源pFC時(shí)的AC電壓和電流波形(關(guān)于一個(gè)容性負(fù)載)