【導讀】照明產(chǎn)業(yè)持續(xù)推動電感性負載，令人困擾的是，其產(chǎn)生的電感抗與系統(tǒng)的電阻反向，會降低系統(tǒng)的效率，PFC得以解決上述問題。但PFC在初始充電時，將產(chǎn)生損壞系統(tǒng)中其他電路的涌浪電流，而透過熱敏電阻的使用，可有效抑制涌浪電流，避免電路受到損壞。
建立照明系統(tǒng)的方式繁多，而優(yōu)良的設(shè)計能直接提升能效，并節(jié)省材料花費?，F(xiàn)今的照明產(chǎn)業(yè)逐漸從240V轉(zhuǎn)變?yōu)?77V，以提高效率。因此現(xiàn)在正是將功率因數(shù)修正（Power Factor Correction， PFC）介紹給照明產(chǎn)品制造商的絕佳時機。由于這些照明系統(tǒng)無論如何都須要更新，原始設(shè)備制造商（OEM）可同時享受PFC的眾多優(yōu)勢。
邁向電感性負載是對PFC需求的開端。傳統(tǒng)的照明應(yīng)用使用電阻性負載，例如白熾燈。然而，電阻性負載的缺點為，它們導入系統(tǒng)中的電阻會產(chǎn)生熱能。熱能會導致功率耗損，并降低效率。為避免這些損失，照明產(chǎn)業(yè)持續(xù)推動電感性負載，例如效率較高的螢光燈。圖1為基于電感性負載的照明系統(tǒng)。
圖1.將并聯(lián)電容器加在電感性負載上
功率因數(shù)修正 降低電壓/電流相位差
遺憾的是，許多照明設(shè)備制造商實現(xiàn)電感性負載的方式嚴重降低了照明系統(tǒng)效率。在許多情況下，他們只是沒有意識到，功率因數(shù)修正能以簡易且花費低廉的方式解決這些問題。
就其性質(zhì)而言，電感性負載將電壓與電流的相位互相轉(zhuǎn)換。特別是，其產(chǎn)生的電感抗與系統(tǒng)的電阻反相。此相位差會降低系統(tǒng)的效率。
功率因數(shù)（PF）為系統(tǒng)實際功率（Real Power）與其視在功率（Apparent Power）的比率，視在功率為期望的系統(tǒng)功率，而實際功率為實際得到的功率。依據(jù)應(yīng)用而定，反相系統(tǒng)的效率最低，可能會降至60%。
功率因數(shù)修正的目標為將電壓與電流之間的相位差降至最低。電容抗可用于將電感抗帶回系統(tǒng)僅有的電阻相位中。只需要有正確特質(zhì)的電容器，亦即有夠高的功率比率以及與電感抗有180度的反相（圖1）。
功率因數(shù)修正效益多
于照明系統(tǒng)中套用PFC的優(yōu)點眾多，以下分別說明：
．效率提升
依據(jù)不同的應(yīng)用，于照明系統(tǒng)中增加PFC所能提升的效率高達80∼95%。隨著公共事業(yè)費用高漲，這將使以PFC為基礎(chǔ)的照明系統(tǒng)吸引大量的終端客戶。
．易于安裝
只要有一個電容器，就能將PFC導入至照明系統(tǒng)中。請注意：同時也需要一個涌浪電流限制器，以避免開機時電容器的起始電容損壞系統(tǒng)。
．降低功率供應(yīng)花費
功率因數(shù)高的系統(tǒng)能透過較小的功率供應(yīng)執(zhí)行與功率因數(shù)低的系統(tǒng)相同的工作。需要承載較少的電流代表需要較小且價格較低的發(fā)電機、導體、變壓器與開關(guān)，因此可精簡機體并節(jié)省材料花費。
．穩(wěn)定性提升
效率較高的系統(tǒng)須消耗較少熱能，因此可讓系統(tǒng)于可接受的溫度范圍內(nèi)維持系統(tǒng)穩(wěn)定運作。
．區(qū)別性特點
無論您的設(shè)計是單機產(chǎn)品，或合并成為一個大型系統(tǒng)的一部分，相較于同等級效率較低的系統(tǒng)而言，較高的功率效率都能驅(qū)動等級較高的系統(tǒng)。
．低運作成本
對大型的照明應(yīng)用來說，透過PFC所營造的高效率能對公共事業(yè)的花費有實質(zhì)的節(jié)省。
．產(chǎn)業(yè)動力
早在十多年前，功率因數(shù)修正就在歐洲、中國大陸以及日本成為強制標準。雖然PFC在美國的采用率不高，但卻被持續(xù)套用于越來越多的應(yīng)用之上，尤其是照明系統(tǒng)。顯而易見地，PFC很有意義且最終將被目前還沒有需求的應(yīng)用所使用。預期PFC將成為其未來需求的公司，將在日后受益于今日將PFC作為其區(qū)別性特點之一。無法提供PFC的制造廠商將很快發(fā)現(xiàn)自己沒有競爭力。
抑制涌浪電流 熱敏電阻便宜又好用
PFC電容器在初始充電時，將產(chǎn)生系統(tǒng)所能承受的最大電流。此短暫的涌浪電流可能比系統(tǒng)的運作電流高上許多，而依據(jù)照明應(yīng)用而定，可能會損壞系統(tǒng)中的其他電路。為避免此種損壞，需要能限制涌浪電流的電路。
涌浪限制電路的核心為高電阻。在電路中放置電阻器可限制電容器能取得的電容。然而一旦電容器已充電，若電阻器留在電路中，其將會持續(xù)造成熱能損失，并將降低總效率?；旧?，一旦涌浪電流受限，開關(guān)可用來繞過電阻器。
處理涌浪電流最有效率的方式是使用熱敏電阻（Thermistor）。熱敏電阻是一種特殊的可變電阻器，其電阻依據(jù)溫度而定。舉例來說，負溫度系數(shù)（Negative Temperature Coefficient， NTC）熱敏電阻，其溫度上升時能大幅度且可預測地降低電阻。
為限制涌浪電流，將NTC熱敏電阻放置于電源以及PFC電容器和電感性負載電容器之間（圖2）。開機時，NTC熱敏電阻溫度低，故能提供高電阻。除了限制進入電容器中的電流外，此高電阻產(chǎn)生的熱能將提高熱敏電阻的溫度。
圖2.加入NTC熱敏電阻以限制涌浪電流
NTC自動加熱的同時，其電阻快速下降。當涌浪電流趨于平穩(wěn)的同時，NTC熱敏電阻的溫度已經(jīng)足夠?qū)㈦娮杞档阶畹停夷茏岆娏魍ㄟ^，而不對系統(tǒng)運作或效率帶來負面的影響。如此一來，NTC熱敏電阻能有效地提供限制涌浪電流所需的電阻，同時排除了對額外電路系統(tǒng)的需求，如旁路開關(guān)。
NTC熱敏電阻的耐用度須相當高，其有效運作范圍介于-50℃∼250℃。目前，電路保護元件制造商已意識到至277V的轉(zhuǎn)變，并針對照明應(yīng)用開發(fā)了用于此種較高電壓等級的熱敏電阻，同時為業(yè)界提供具UL與CSA認證的熱敏電阻，客戶因此可將由于電阻熱能而損耗的功率效率降至最低。
適用于照明應(yīng)用的NTC熱敏電阻的價格范圍為0.15∼0.90美元。與那些售價0.50至1美元以上的電阻器相比，NTC熱敏電阻所被評定的等級足以處理電燈安定器的大量電流。電阻器的價格同時需要將涌浪電流受限后，用于繞過電阻器的電路考量進去。
功率因數(shù)修正極為簡易且安裝價格低。就能提高的效率而言，PFC對許多電感性照明應(yīng)用來說都是必然的新選擇，即使原本的設(shè)計不要求使用PFC。且有了負溫度系數(shù)熱敏電阻后，照明設(shè)備商便能保護照明系統(tǒng)，在無需復雜昂貴的旁路電路之下，使其免受到跟PFC相關(guān)之涌浪電流的影響。
