我一直認(rèn)為功率因數(shù) (PF) 是一個(gè)高級(jí)而復(fù)雜的話題，直到一位同事解釋了 PF 和啤酒之間的關(guān)系。

功率因數(shù)（Power Factor）的大小與電路的負(fù)荷性質(zhì)有關(guān)， 如白熾燈泡、電阻爐等電阻負(fù)荷的功率因數(shù)為1，一般具有電感性負(fù)載的電路功率因數(shù)都小于1。功率因數(shù)是電力系統(tǒng)的一個(gè)重要的技術(shù)數(shù)據(jù)。功率因數(shù)是衡量電氣設(shè)備效率高低的一個(gè)系數(shù)。功率因數(shù)低，說(shuō)明電路用于交變磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換的無(wú)功功率大， 從而降低了設(shè)備的利用率，增加了線路供電損失。

功率因數(shù)的定義公式：功率因數(shù)＝有功功率/視在功率。視在功率的平方＝有功功率的平方+無(wú)功功率的平方
有功功率，是設(shè)備消耗了的，轉(zhuǎn)換為其他能量的功率。
無(wú)功功率，是維持設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，但是并不消耗的能量。他存在于電網(wǎng)與設(shè)備之間，是電網(wǎng)和設(shè)備不可缺少的能量部分。但是無(wú)功功率如果被設(shè)備占用過(guò)多，就造成電網(wǎng)效率低下，同時(shí)，大量無(wú)功功率在電網(wǎng)中來(lái)回傳送，使得線損高企浪費(fèi)嚴(yán)重。
為了減少電網(wǎng)的無(wú)功傳送，就要求用戶在用電端，給設(shè)備提供無(wú)功功率，這種提供無(wú)功功率的行為，就是無(wú)功補(bǔ)償。提供無(wú)功功率的補(bǔ)償設(shè)備，稱之為：無(wú)功補(bǔ)償裝置。

原則上，PF（表示為 0 到 1 之間的值）決定了電子設(shè)備使用電力的效率。設(shè)計(jì)人員將始終努力實(shí)現(xiàn)理想的統(tǒng)一 PF（值為 1），這意味著電壓和電流之間不存在相位角。換句話說(shuō)，我們正在最大化能量轉(zhuǎn)移。任何小于單位 PF 的東西都意味著電力公司必須提供比運(yùn)行電子設(shè)備所需的更多的電流。這對(duì)公用事業(yè)公司來(lái)說(shuō)是不方便的，因?yàn)樗麄儽仨毥ㄔ旄嗟幕A(chǔ)設(shè)施來(lái)支持低效的電力需求，而且對(duì)消費(fèi)者來(lái)說(shuō)也是一種滋擾，因?yàn)樗麄冎Ц兜碾娰M(fèi)將超過(guò)他們實(shí)際需要的費(fèi)用。

以大屏幕高清電視 (HDTV) 為例。以 0.5 的功率因數(shù)運(yùn)行的 200W 高清電視意味著電視需要 400VA (200W/0.5) 才能運(yùn)行——但電視實(shí)際上只需要一半。因此，我們將支付雙倍的看電視所需的能量！

圖 1：標(biāo)準(zhǔn)尺寸的大屏幕高清電視

的確，隨著 LED 技術(shù)的出現(xiàn)，電視的平均功耗隨著時(shí)間的推移而下降。但是談?wù)撾娨曌屛矣袡C(jī)會(huì)回到我最初對(duì)啤酒的評(píng)論，因?yàn)殡娨暫推【疲ㄓ袝r(shí)）是齊頭并進(jìn)的。

功率因數(shù)就像一杯啤酒。

從酒吧訂購(gòu)啤酒后，我們可能會(huì)收到一杯頂部有大量泡沫的玻璃杯。泡沫不可飲用，而且更令人討厭，但我們實(shí)際上是在為此付出代價(jià)——實(shí)際上，這是一種浪費(fèi)。由于我們實(shí)際上支付了整個(gè)杯子的費(fèi)用，因此如果啤酒一直到邊緣會(huì)好得多。在這個(gè)例子中，啤酒本身代表了電子設(shè)備實(shí)際需要的“真正的力量”。頂部的泡沫代表“無(wú)功功率”，整杯啤酒加上泡沫代表公用事業(yè)公司提供的“表觀功率”。

（我不完全確定誰(shuí)提出了 PF 和啤酒相關(guān)性，但顯然它很流行——只需在互聯(lián)網(wǎng)上搜索“功率因數(shù)校正和啤酒”）

圖 2：將 PFC 視為一杯啤酒或蘇打水

因此，主動(dòng) PF 校正 (PFC) 的目標(biāo)是最大限度地利用所有可用能量，而不是使用部分但不是全部可用能量。世界各地的監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)都要求改進(jìn) PF。IEC61000-3-2 標(biāo)準(zhǔn)適用于歐洲；中國(guó)和日本也采用了類似的標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)遵循美國(guó)能源部的能源之星指南。作為一般規(guī)則，所有額定功率為 75W 或更高的設(shè)備都需要包含有源 PFC。符合要求的最簡(jiǎn)單方法是將有源 PFC 集成到我們的設(shè)計(jì)中。法規(guī)沒(méi)有明確要求使用有源 PFC，但確實(shí)要求 PF 超過(guò)一定百分比（能源之星要求），諧波低于EN61000-3-2中規(guī)定的諧波。

能源成本越來(lái)越重要，我們都必須減少對(duì)能源的總體依賴。所有電氣設(shè)備（不僅僅是那些 >75W 的設(shè)備）都需要 PFC 只是時(shí)間問(wèn)題。這一要求的大部分將由降低公用事業(yè)成本的愿望以及日益嚴(yán)格的新政府法規(guī)推動(dòng)。如果我們希望領(lǐng)先于這些法規(guī)，或者只是在今天遵守我們的下一個(gè)交流供電設(shè)計(jì)，我建議我們遵循以下說(shuō)明：

首先，喝一杯啤酒。

其次，查看 TI 的可實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一 PF 的模擬、數(shù)字和組合PFC 控制器產(chǎn)品組合，或嘗試閱讀有關(guān)如何設(shè)計(jì) PFC 的簡(jiǎn)單信息：

“以大屏幕高清電視 (HDTV) 為例。以 0.5 的功率因數(shù)運(yùn)行的 200W HDTV 意味著電視需要 400VA (200W/0.5) 才能運(yùn)行 - 但電視實(shí)際上只需要一半。因此，我們將支付兩倍的看電視所需的能量！”