從筆記本電腦等消費類電子產品到機器人等工業設備，任何由交流電網供電的設備都存在著復雜的負載條件，其行為并非純電阻那么簡單。如果負載阻抗包括電感或電容部分，則輸入電流不再與瞬時線路電壓同相，如圖 1 所示。如果負載僅接受直流輸入，并且直流輸入由二極管電橋+輸入電容器提供，則僅當交流電壓超過電容器上的直流電壓時，電流才會導通，波形如圖 2 所示。這兩種情況都會在負載和電源之間產生明顯的功率輸送，因此需要電網上有更高的峰值功率，并會在傳輸線路上出現能量損耗。

圖 1 電感負載的輸入電壓和電流波形

圖 2 二極管橋式整流的輸入電壓和電流波形

因此，負載和電網之間需要一個功率因數校正 (PFC) 電路將輸入電流整形為與瞬時交流線路電壓同相，從而更大限度降低能量損耗。PFC 功能可以通過無源或有源方式實現。無源 PFC 電路僅由電容器和電感器組成，在某些情況下具有價格合理、簡單易行的優點，但在較寬的工作條件下實現大于 0.9PF 的值有一定難度。相比之下，現代有源 PFC 電路可輕松實現高于 0.99 的 PF 值，且效率高于 97%。

TI 提供各種 PFC 解決方案，較常見的拓撲是升壓拓撲，如圖 3 所示。PFC 級位于直流/直流轉換器和整流交流線路之間。由于升壓電感器從本質上限制了輸入電流的 dI/dt，因此該拓撲能夠更好地實現低輸入電流失真。

圖 3 常見的交流/直流電源方框圖

升壓 PFC 具有三種基于電感器電流波形的工作模式：非連續導通模式 (DCM)、臨界導通模式 (CRCM) 和連續導通模式 (CCM)。在一些文獻中，CrCM 也稱為轉換模式 (TM)。每種模式的電感器電流波形如圖 4 所示。DCM 和 CrCM 模式與 CCM 模式之間存在著一個重要區別：在 DCM 和 CrCM 模式下，電流在每個開關周期中始終達到零，而在 CCM 模式下則不是如此。

圖 4 DCM 模式下的電感器電流波形

圖 5 CrCM 模式下的電感器電流波形

圖 6 CCM 模式下的電感器電流波形

表 1 突出顯示了每種工作模式的優缺點。簡言之，DCM/CrCM 更適合小功率應用，而 CCM 更適合大功率應用。如今，CrCM 比純粹的 DCM 控制器更受歡迎，因為 CrCM 可以提供更大的功率，并可以通過出色的 IP 輕松解決設計復雜性問題，而成本增加很少。所以，本指南將重點介紹 CrCM 和 CCM 控制器。

如果需要更大的功率，一種實用的方法是交錯運行兩個彼此相位相差 180° 的升壓功率級，如下所示。圖 7 所示為典型圖，圖 8 所示為每個電感器的電流波形以及負載的總電流。除了擴展功率范圍外，通過取消兩個交錯的功率級可顯著降低總紋波電流，從而實現更好的 iTHD。

圖 7 交錯式升壓 PFC 的示例圖

圖 8 電感器電流（兩條藍色）和總電流（紅色）波形

交錯式 CrCM 和單相 CCM 均可用于 300W 到 600W 的輸出功率范圍。表 2 顯示了主要差異。

TI 提供 75W 到數千瓦功率范圍的 PFC 控制器，如圖 9 所示。在有多個器件重疊的功率范圍內，需要仔細檢查系統要求以獲取良好的建議。

圖 9 按系統功率要求列出的控制器選擇表

例如，在交錯式 CrCM PFC 控制器系列中，UCC28065 在整個頻率和電感值范圍內提供持續的低 iTHD，而 UCC28064A 在低開關頻率范圍內提供出色的 iTHD 性能，如圖 10 所示。因此，UCC28065 更適合于需要更小設計尺寸的系統，例如超薄電視，而 UCC28064A 更適合于尋求絕對低 iTHD 的系統，例如照明系統。

圖 10 在不同電感值和開關頻率下，低壓線路的 iTHD 性能

圖 11 在不同電感值和開關頻率下，高壓線路的 iTHD 性能

以單相 CCM PFC 系列為例，可編程開關頻率的特性使 UCC28180 能夠與各種功率 FET（無論是 Si、IGBT 還是 GaN/SiC）匹配。內置的欠壓保護特性使得 UCC28019A 在服務器 PSU 等安全要求極高的應用中更為常用。

表 3 顯示了 TI 提供的獨立 PFC 控制器的簡單總結。更多有關產品的信息，請訪問功率因數校正控制器 主頁。