欧洲规定 80W 以上的负载必须以高功率因素（power factor）的方式输送电流，此举对于维护绿色环境颇有帮助。
在受到新规范影响的许多消费性产品当中，也包括家电用品，例如空调机、冰箱、洗衣机和干衣机，这类产品都因为使用电动马达驱动的反相器而具有复杂的电力负载。原则上，复杂负载的功率因素一般都不高。在规定这些电器用品必须经过功率因素校正 (PFC) 后，可以达到更有效的传输线电源输送，以节省能源，并降低用电成本与燃烧化石燃料所排放的二氧化碳量。目前世界有许多国家的政府机关针对这类应用订定类似的 PFC 规定。
限制涌入电流的重要性与做法
不具 PFC 的电动马达驱动电路前端，其外观如同装有大量储存电容的开关模式电源供应器（SMPS）一般，此电容会将经过整流的主要DC电源平顺地输出。刚开始针对马达驱动电路供电时，主要电源输入看似短路，原因是大电容（bulk capacitor）无电可用。在供应电源时，这个状况会造成高涌入电流进入电容。如果高涌入电流未受控制或限制，从线路涌入的电流会突增到高于一般 RMS 操作电流的程度 (图 1)。这些过量的电流可能会损坏或威胁到机械和电子组件，包括保险丝、焊点或电子组件等。
大多数家电用品马达制造商都运用负温度系数电阻 (NTC) 来限制涌入电流。NTC 的运作相当简单，在温度较低或刚开始启动的状况下，NTC 会成为高阻抗装置，并能有效地限制电流。在启动后或进入正常运作状态一阵子后，NTC 会因为功耗所产生的热能而使温度升高。当温度持续升高时，它的阻抗效果会显著降低，因此更适于电流通过。在大多数嵌入式马达驱动电路中，NTC 位在 AC 端或紧邻桥式整流器后的高电流路径上 (见图 2)。
采用 NTC 的做法本身有些缺点，会影响嵌入式马达驱动的可靠性。如前所述，NTC 的效率与温度有关。温度上升时，效能便随之提高。NTC 不能将热能导出，否则无法达到预期的运作效果。功耗所产生的热能会使周围的环境温度上升，而影响到附近的其他半导体组件。在嵌入式环境中，这个问题更为严重。只要上升 10℃，就会减损半导体应有的使用寿命，甚至使得平均失效间隔时间 (MTBF) 减半，因此严重降低嵌入式马达驱动的可靠性。
NTC 本身的另一项主要问题是热质量或时间响应。如果主要电源的电压短暂降低，或者长时间严重断电，造成大电容无电可用，便会发生问题。当线路电压恢复时，NTC 可能没有足够的时间降低温度，而仍处于低电阻状态。此时与线路恢复有关的涌入电流允许高于一般状况的突增电流涌入，甚至高于刚开始启动时的电流。在这种情况下，毫无任何防护可言。这些过高的电流会损坏动力系统组件，包括保险丝、焊点、信号线或电流流经的所有组件。
图3显示可克服 NTC 许多不必要问题的做法，这个做法可使用定值电阻或 NTC 取代涌入电阻。其中的涌入电路使用两个额外的硅控制整流器 (SCR) 以及 由PFC 升压电感的小型辅助绕组所供应的未调节电压源。
在马达电路刚开始通电时，电流会经过涌入电阻而涌入桥式整流器，经过涌入电阻限制的电流继续流向大电容。经过一段通常由 PFC 控制器电路决定的时间后，便会开始运作。在启动时，PFC 控制器会开始切换电源 MOSFET，这便会开始以脉冲输送升压电感中的电流。这个脉冲电流会接着在辅助绕组产生浮动的未调节电压，以触发两个 SCR 的闸极。两个 SCR 在电路中的位置所形成的电流路径，正好略过桥式整流器的两个整流器和涌入电阻。这条路径是相当有效的电流路径，完全不需要在电路中加装任何序列组件。虽然 SCR 的正向电压降幅 (Vf) 略高于整流器二极管，不过定值电阻或 NTC 等电路限制组件不会出现电压降幅。不仅如此，SCR 中功耗所产生的热能可经由散热器导出至底板，这对于 NTC 而言则无法办到。将热能导出后，运作温度便会降低，使得系统可靠性或 MTBF 数值提高。
我们必须选择辅助绕组的匝数比，以确保产生在所有指定线路电压限制下都能触发 SCR 闸极的足够电压。闸极触发的时间通常不重要，因为 PFC 电路的切换频率一般远大于线路频率。频率只有 40 kHz 的 PFC 电路可确实达到 SCR 过零切换，使得 SCR 的运作就像是网桥中的简单整流器。
交错式PFC设计的优点
图3显示德州仪器所推出业界首款单芯片双相交错式前稳压器 UCC28070 的简易电路图。以 180° 分别交错两个相位可消除涟波，因此便能够使用较小型的电磁波干扰 (EMI) 滤波器及较小型的 PFC 输出电容，这些较小型的双相交错式拓朴组件相当适用于嵌入式马达驱动电路，而交错式 PFC 可达到极高功率密度与降低组件高度等需求。
交错式设计的另一项优点是让散热管理更简便，因为功耗所产生的热能在两个相位之间散出。相较于单一阶段设计，采用这个做法会因为使用较小型 EMI 滤波器而降低整体系统成本，并且缩小 PFC 输出电容大小，而且两个相位的电感总容量所需的磁性材料也会减少 (图 4)。此外，MOSFET 和二极管的额定电流至少可降低 50%。较小型 MOSFET 本身的切换速度较快，因此更能够减少 MOSFET 的切换耗损。而体积缩小后，各个相位的装置依然发挥加倍的功率成效。
UCC28070 是以持续传导模式 (CCM) 进行运作。德州仪器另外也推出转换模式 (TM) 的 UCC28060 以供使用，它同样能够达到消除涟波的功效，但是所需的成本更低。更特别地是，它采用了低成本的升压二极管，其原因在于，以转换模式进行运作时不会出现反向恢复状况。
若要在 UCC28070 或本身的设计中加入涌入组件，只需要将图3的涌入组件加入到其中的相位电感即可。
德州仪器 PFC 控制器产品包含 UCC28070 或 UCC28060 交错式 PFC 控制器等装置，其中都有额外的功能区块，这个区块能够监视 PFC 控制器的输入和输出两端。如果这个区块发现有涌入状况，例如线路电压短暂漏失，便会更动闸极驱动输出，以阻止 MOSFET 切换和关闭 SCR 闸极驱动电路的电源，这自然会使涌入组件回复到高电流路径中。
结语
进行家电用品的系统整合时，许多设计人员都偏好使用替代方式，其中某些设计人员喜欢采用可执行多项应用功能的装置，以减少系统复杂度，并快速上市时程。举例来说，德州仪器推出的 C2000 数字信号控制器 (DSC) 可取代传统用于动作控制的微控制器，而其中更包含磁场导向控制之类的进阶马达控制算法，这可提升较小型电力电子产品的效率。除了适用于交错式之类的多种 PFC 拓朴外，C2000 DSC 也可以同时进行所有必要的三相马达控制功能、处理系统内部通信、提供用户接口，并提供上述的涌入电流限制控制，这些完全都能够以单一 C2000 数字信号处理器 (DSP) 来完成。
