2. PFC基础回顾
在进入交错并联PFC与均流控制之前，有必要把PFC的几个基础概念重新梳理清楚。很多工程问题——例如两相电流不均、轻载效率偏低、输入电流过零畸变——追根溯源，往往是对功率因数、总谐波失真以及电感电流工作模式理解不到位造成的。本节围绕这四个核心点展开：功率因数与THD的定义及关系、CCM/DCM/CRM三种工作模式的差异、Boost PFC基本拓扑及其关键波形，最后给出常见误区与复盘要点。
一、功率因数与总谐波失真：一对孪生指标
功率因数（PF）定义为有功功率与视在功率之比。对于正弦电压供电、非线性负载电流的场合，PF可分解为两部分：
PF = P / (Vrms × Irms) = cosφ × 1/√(1 + THD²)
其中：
cosφ —— 位移因数，反映基波电流与电压的相位差
THD —— 总谐波失真，反映电流波形偏离正弦的程度这个公式说明一个关键事实：即使基波电流与电压完全同相（cosφ=1），只要电流波形含有谐波，PF仍然小于1。例如THD=30%时，PF≈0.958；THD=100%时，PF≈0.707。因此PFC电路要同时解决两个问题：让输入电流跟踪输入电压（相位对齐），并让电流波形接近正弦（抑制谐波）。
总谐波失真THD通常以基波有效值为基准定义：
THD = √(Σ Ih²) / I1 × 100% （h = 2,3,4…）工程上更关注的是各次谐波是否满足标准限值，如IEC 61000-3-2 Class D对D类设备（含PFC的开关电源）规定了3、5、7、9…次谐波的绝对电流限值。因此设计目标不是单纯追求THD最小，而是在满足标准的前提下兼顾效率与成本。
二、CCM、DCM与CRM：电感电流的三种工作模式
Boost PFC的电感电流在一个开关周期内是否归零，决定了它处于哪种工作模式。这三种模式直接影响电流波形质量、开关损耗和电感体积。
| 工作模式 | 电感电流特征 | 开关频率 | 电流波形质量 | 典型应用 |
|---|---|---|---|---|
| CCM（连续导通） | 整个周期电流不归零，存在直流偏置 | 固定频率 | 好，THD低 | 中大功率（>300W） |
| DCM（断续导通） | 电流在周期内降到零并保持一段时间 | 固定或变频 | 较差，峰值电流高 | 小功率（<100W） |
| CRM（临界导通） | 电流刚好在周期结束时降到零 | 变频（随输入电压变化） | 较好，但频率范围宽 | 中小功率（100~300W） |
CCM模式下电感电流连续，峰值电流低、EMI相对可控，但存在反向恢复问题，需要选用快恢复二极管或SiC二极管。DCM模式电感电流断续，控制简单、二极管无反向恢复，但峰值电流大、THD偏高，适合小功率。CRM介于两者之间，电流在过零时刚好归零，实现软开关（谷底开通），效率较高，但开关频率随输入电压和负载变化，轻载时频率可能升得很高，需要频率钳位。
三、基本拓扑：Boost PFC的功率级结构
最经典的PFC拓扑是Boost升压变换器，其结构包括：交流输入、EMI滤波器、整流桥、升压电感、开关管、升压二极管、输出电容和负载。控制环路通过采样输入电压、输入电流和输出电压，调节开关占空比，使输入电流跟踪输入电压波形。
下面用一张信号链与拓扑结构图，把Boost PFC的功率级、采样点和控制环路关系直观呈现出来。
从图中可以看到，控制器的三个关键输入是输入电压采样、电感电流采样和输出电压采样。乘法器将输入电压波形与电压环输出相乘，生成电流环的基准，使输入电流的包络跟随输入电压。这就是PFC实现高功率因数的核心机制。
四、案例与场景：为什么轻载时THD会变差
以一个300W CCM Boost PFC为例，满载时THD可做到5%以内，但降到20%负载时THD可能升到15%以上。原因在于：轻载时电感电流进入DCM，电流环增益下降，过零附近电流跟踪能力变弱，产生交越失真。解决思路包括：降低开关频率、增大电感量、或采用CRM/DCM混合模式控制。这也是交错并联PFC在轻载时通常选择切相（只保留一相工作）的原因之一——让工作的那一相保持足够电流，避免进入深度DCM。
五、复盘与检查清单
- PF是否同时评估了cosφ和THD？不能只看其中一个。
- 工作模式是否与功率等级匹配？CCM适合大功率，DCM适合小功率，CRM适合中小功率。
- 电感电流在最低输入电压、满载时是否仍保持CCM？这是设计边界条件。
- 输入电流过零附近是否有明显畸变？若有，检查电流环带宽和过零检测电路。
- THD是否满足IEC 61000-3-2 Class D限值？需逐次谐波核对。
- 开关频率是否在轻载时超出控制器上限？CRM模式下尤其要注意。