从笔记本电脑等消费类电子产品到机器人等工业设备，任何由交流电网供电的设备都存在着复杂的负载条件，其行为并非纯电阻那么简单。如果负载阻抗包括电感或电容部分，则输入电流不再与瞬时线路电压同相，如图 1 所示。如果负载仅接受直流输入，并且直流输入由二极管电桥+输入电容器提供，则仅当交流电压超过电容器上的直流电压时，电流才会导通，波形如图 2 所示。这两种情况都会在负载和电源之间产生明显的功率输送，因此需要电网上有更高的峰值功率，并会在传输线路上出现能量损耗。

图 1 电感负载的输入电压和电流波形

图 2 二极管桥式整流的输入电压和电流波形

因此，负载和电网之间需要一个功率因数校正 (PFC) 电路将输入电流整形为与瞬时交流线路电压同相，从而更大限度降低能量损耗。PFC 功能可以通过无源或有源方式实现。无源 PFC 电路仅由电容器和电感器组成，在某些情况下具有价格合理、简单易行的优点，但在较宽的工作条件下实现大于 0.9PF 的值有一定难度。相比之下，现代有源 PFC 电路可轻松实现高于 0.99 的 PF 值，且效率高于 97%。

TI 提供各种 PFC 解决方案，较常见的拓扑是升压拓扑，如图 3 所示。PFC 级位于直流/直流转换器和整流交流线路之间。由于升压电感器从本质上限制了输入电流的 dI/dt，因此该拓扑能够更好地实现低输入电流失真。

图 3 常见的交流/直流电源方框图

升压 PFC 具有三种基于电感器电流波形的工作模式：非连续导通模式 (DCM)、临界导通模式 (CRCM) 和连续导通模式 (CCM)。在一些文献中，CrCM 也称为转换模式 (TM)。每种模式的电感器电流波形如图 4 所示。DCM 和 CrCM 模式与 CCM 模式之间存在着一个重要区别：在 DCM 和 CrCM 模式下，电流在每个开关周期中始终达到零，而在 CCM 模式下则不是如此。

图 4 DCM 模式下的电感器电流波形

图 5 CrCM 模式下的电感器电流波形

图 6 CCM 模式下的电感器电流波形

表 1 突出显示了每种工作模式的优缺点。简言之，DCM/CrCM 更适合小功率应用，而 CCM 更适合大功率应用。如今，CrCM 比纯粹的 DCM 控制器更受欢迎，因为 CrCM 可以提供更大的功率，并可以通过出色的 IP 轻松解决设计复杂性问题，而成本增加很少。所以，本指南将重点介绍 CrCM 和 CCM 控制器。

如果需要更大的功率，一种实用的方法是交错运行两个彼此相位相差 180° 的升压功率级，如下所示。图 7 所示为典型图，图 8 所示为每个电感器的电流波形以及负载的总电流。除了扩展功率范围外，通过取消两个交错的功率级可显著降低总纹波电流，从而实现更好的 iTHD。

图 7 交错式升压 PFC 的示例图

图 8 电感器电流（两条蓝色）和总电流（红色）波形

交错式 CrCM 和单相 CCM 均可用于 300W 到 600W 的输出功率范围。表 2 显示了主要差异。

TI 提供 75W 到数千瓦功率范围的 PFC 控制器，如图 9 所示。在有多个器件重叠的功率范围内，需要仔细检查系统要求以获取良好的建议。

图 9 按系统功率要求列出的控制器选择表

例如，在交错式 CrCM PFC 控制器系列中，UCC28065 在整个频率和电感值范围内提供持续的低 iTHD，而 UCC28064A 在低开关频率范围内提供出色的 iTHD 性能，如图 10 所示。因此，UCC28065 更适合于需要更小设计尺寸的系统，例如超薄电视，而 UCC28064A 更适合于寻求绝对低 iTHD 的系统，例如照明系统。

图 10 在不同电感值和开关频率下，低压线路的 iTHD 性能

图 11 在不同电感值和开关频率下，高压线路的 iTHD 性能

以单相 CCM PFC 系列为例，可编程开关频率的特性使 UCC28180 能够与各种功率 FET（无论是 Si、IGBT 还是 GaN/SiC）匹配。内置的欠压保护特性使得 UCC28019A 在服务器 PSU 等安全要求极高的应用中更为常用。

表 3 显示了 TI 提供的独立 PFC 控制器的简单总结。更多有关产品的信息，请访问功率因数校正控制器 主页。