主動式PFC與被動式PFC電源有何不同？

在主動式PFC電源剛剛步入主流的時候，有不少廠商為了宣傳自家的主動式PFC電源產品，都紛紛打出了“主動式PFC電源更加省電”的旗號，引導消費者選擇采用主動式PFC設計的產品。但事實是不是這樣呢？主動式PFC電源就一定比被動式PFC電源省電嗎？

在前幾年主動式PFC電源剛剛步入主流的時候，商家們一度大肆宣傳“主動式就是比被動式好”，現在主動式PFC電源已經成為主流，雖然不再需要像當年那樣瘋狂地推廣，但是我們仍然可以在不少電源產品的包裝上看到強調主動式PFC的字眼，可見這個觀點早已深入人心。那么主動式PFC相比被動式PFC好在哪里呢？我們就來一起探討一下被動式PFC與主動式PFC之間的差異，看看為什么主動式PFC電源能夠成為今天的主流之選。

PC電源為什么需要配置PFC電路？

目前，電路負載基本上可以分為兩種模式，其一為電阻型負載，這種負載在采用交流輸入時，其電壓與電流的波形都將呈現正弦曲線且相位相同，換句話說電壓和電流都會在同一時刻逆轉極性，能量一直為正向移動；另外一種則是電抗型負載，這種負載在采用交流輸入時雖然電壓與電流的波形同樣為正弦曲線，但兩個波形之間存在相位差，這樣就無法保證電壓與電流在每一個時刻都是相同的極性，在極性相反的周期內，能量是反向移動。

當然，上述這兩種都是理想狀態下的負載，在實際應用中其實是電阻性負載與電抗型負載的混合負載，極少存在單一型負載的情況，因此在任意時刻的負載中會有兩種不同方向的能量，其中只有正向能量是有價值的，我們將其稱為有效功率，反向能量則稱為無效功率，而兩者的綜合就是視在功率了。

為了體現電器設備對能量的利用率，我們就需要用到功率因數（Power Factor），即我們PC電源評測中常提到的PF值，這是一個有效功率除以視在功率所得出來的比值。而功率因數校正即PFC（Power Factor Correction）的用作就是提升PF值，它可以起到減少脈沖電流的諧波分量、降低EMI電磁干擾、降低諧波失真度等作用，從而實現降低電網“污染”、使功率因數趨向于1的效果。

目前PC電源中有分為被動式PFC和主動式PFC，前者常見于低端電源產品或者是一些比較老舊的產品中，一般來說被動式PFC可以將電源的功率因數控制在0.7到0.8的范圍，但一般不會超過0.8；后者則是目前主流和高端電源的標配，主動式PFC可以將電源的功率因數控制在0.9甚至更高的水平，部分高端產的功率因數甚至可以無限接近于1。

什么是被動式PFC？

被動式PFC曾經是PC電源中的主流技術，雖然現在已經退出主流市場，但由于其相對低廉的成本，因此它仍然活躍在額定功率400W以下的入門級電源產品中。被動式PFC電源的PF值大多在0.7到0.8左右，但很少能有超過0.8的水平，畢竟要在被動式PFC電源上做到PF值0.8以上，從成本上來說足以改成主動式PFC電源，后者的PF值可以輕松達到0.9的水平。

PC電源中常見的被動式PFC為電感補償式，它通過減少交流輸入的基波電流與電壓之間相位差來提高功率因數，其特點是：在高壓濾波電容附近配有一個PFC電感，這個電感由多塊硅鋼片外部纏繞銅線而成，體積和重量都較大，為了保證其安裝穩固，現在不少被動式PFC電源會把PFC電感固定在外殼，再通過導線連接到主PCB上。

電感補償式的被動式PFC有結構簡單、成本低廉的優勢，但是PFC電感的體積和重量均會隨著電源額定功率的提升而增加，因此被動式PFC基本上不會用在額定功率比較高的電源產品中。另外，由于被動式PFC電源往往有著比較高的重量，因此在玩家群體里產生了一種“電源越重品質越好”的判斷方法，這個判斷邏輯一直沿用至今，雖然現在來看基本已經沒有實用價值，但仍然被不少剛入門的玩家奉為信條。

需要提及的是，由于有上述這樣的判斷方法，在被動式PFC電源仍是主流的年代中，有不少假冒偽劣產品會采用假的PFC電感，這些電感在表面上和真品沒什么區別，但實際上可能只有硅鋼片而沒有銅線纏繞，有的甚至只是灌裝水泥冒充一以增加電源的重量。因此“電源越重品質越好”的判斷方法就算有些參考意義，但顯然不會是絕對的判斷標準。

此外，被動式PFC電源對輸入電壓的穩定性也有一定要求，基本上電壓波動的允許范圍不會太廣。而且由于被動式PFC適合在比較高的電壓下使用，因此采用110V輸入設計的被動式PFC電源還需要添加一個倍壓器，將輸入電壓從110V增加至220V，以保證PFC電路的工作正常。

什么是主動式PFC？

主動式PFC電源在結構上基本就是一個通過PWM控制電流波形的AC/DC整流器，交流輸入通過整流橋進行整流，然后PWM觸發主動PFC電路中的MosFET管，分離中間直流電壓到恒定脈沖序列，隨后這些脈沖信號通過濾波電容，將相對平順的電流送到主開關電路。

此外，我們可以在主動式PFC電路中看到一個體積相對較大的電感線圈，這個電感線圈可以對電流起到緩沖和梳理的作用，當然它在體積和重量上比起被動式PFC的電感要小很多。

以先馬金牌500W模組版為例的主動式PFC電源，PF值可以輕松達到0.9以上

從設計結構上來看，主動式PFC顯然比被動式PFC更復雜，成本也更高。而且主動式PFC有著更寬廣的電壓適應能力，在電壓波動較大的情況下仍然可以穩定工作，不少產品甚至直接支持110V到220V的電壓輸入。同時，在功率因數校正效果上，主動式PFC也有凌駕于被動式PFC的實力，它可以輕松達到0.9以上，部分高端產品甚至可以實現無限接近于1的效果。

此外，由于主動式PFC電路的體積和重量都遠小于被動式PFC，隨著電源額定功率的提升，其在體積和重量上的變化不會很大，因此，在被動式PFC電源上“越重越好”的評價標準自然并不適合主動式PFC電源。

主動式PFC電源會更省電嗎？

在主動式PFC電源剛剛步入主流的時候，有不少廠商為了宣傳自家的主動式PFC電源產品，都紛紛打出了“主動式PFC電源更加省電”的旗號，引導消費者選擇采用主動式PFC設計的產品。但事實是不是這樣呢？主動式PFC電源就一定比被動式PFC電源省電嗎？

如果從宏觀的角度來看，主動式PFC電源省電的說法確實沒錯。同樣是200w的有效功率，采用被動式PFC設計、PF值為O.8的PC電源需要消耗250W的視在功率，而采用主動式PFC設計、PF值為0.9的PC電源則只需要222W的視在功率，如果說視在功率相當于發電機的輸出功率，那主動式PFC電源對發電機造成的負荷就更低，自然也就是更省電了。

然而這樣的省電對于消費者而言并沒有什么實際意義，因為我們的電表只統計有效功率，并不是統計視在功率，換句話說你只需要為有效功率付電費，因此不管是主動式PFC、被動式PFC還是沒有PFC，只要有效功率相同，電表上走的數字就是相同的，消費者需要支付的電費也是相同的。

事實上，真正能讓你省電費的參數是電源的轉換效率，這個轉換效率直接影響電源有效功率的高低，在相同的輸出負載下，轉換效率更高的電源所需要的有效功率越低，你需要付的電費自然也越少了。

我們為什么要選擇主動式PFC電源？

如果僅僅是從省電費的角度來考慮，電源是采用主動式PFC、被動式PFC甚至有無PFC都沒有什么關系，因為省錢與否的關鍵是在電源的轉換效率。但是實際與理論總是有一些差別的，從客觀事實來說，同樣額定功率的電源產品，主動式PFC電源大部分確實有著比被動式PFC產品更高的轉換效率，因為前者往往在做工、用料和架構上都會有更高的水平，品質也會更好，所以主動式PFC電源在客觀上確實要更省電費，雖然兩者沒有必然的聯系。

此外，主動式PFC電源對交流輸入電壓的適應性也更強，基本上目前的寬幅電源都采用了主動式PFC設計，這樣在電壓波動比較大環境下，主動式PFC電源仍然可以保持穩定的輸出。而被動式PFC電源對輸入電壓的穩定性有一定的要求，電壓浮動的適應范圍往往不如主動式PFC產品，在輸入電壓起伏較大的環境下可能無法正常工作。

當然，選擇主動式PFC電源也是一種環保觀念，由于其PF值更接近于1，因此它對電網的負荷和污染也會更低，有利于減少不必要的能量消耗。現在PC電源中的80Plus認證不僅對產品的轉換效率有要求，它同時還要求PC電源的PF值在0.9以上，因此80Plus認證在一定程度上也是對電源產品在環保貢獻上的肯定。