目前全球採用交流電源設備須符合整體諧振失真(THD,Total Harmonic Distortion)最高限制，使得功率因數校正技術(PFC)成為電源設計者須面臨的問題。中國3C(China Compulsory Certificate)產品強制認證法規推出及歐洲與日本現有法規標準下，加上IEEE準備為美國規劃類似的標準，PFC已成為全球銷售設計產品不可或缺的條件。
除了符合國際標準的目的外，其實採用PFC設計本身就是一個良好的習慣，不管是對OEM廠商或消費者都可以帶來不少的好處，例如在家用電器的馬達控制上，改善功率因數可以在不增加尖峰電流需求下達到更高的功率。同時，由於PFC(Power Factor Correction)電路會產生相當穩定的直流匯流排電壓，因此可以降低防止電壓瞬間變化破壞保護元件的需求，採用較低電壓且更具成本效益的零件。最後，透過提供相容全球電壓的PFC解決方案，OEM廠商將能夠把庫存要求降到最低，還能簡化針對全球市場設計產品的生產。此篇文章將說明如何應用新的控制技術簡化功率因素校正的應用設計。
事實上設計工程師在開發PFC解決方案時，大都會依照所設計的產品屬於高功率或低功率系統來選擇不同的技術，由某些方面來看，真正造成這些區別的是相關應用的本身，其中氣流流量與單位容量在狀態變化時扮演了相當關鍵的角色。基本上，使用功率超過200W到300W的應用在PFC功能的實現上通常會被歸類為高功率，在這兩個情況下，採用PFC解決方案時都會以效能(以功率密度與效率衡量)以及成本作考量。
以低功率系統來說，實現PFC的常見方式是採用非連續電流模式(DCM，Discontinuous Current Mode)來控制交換式電源，在每個交換週期中的部分時間電感電流會降低到0，DCM解決方案的好處是它在較低功率下相當簡單且兼具成本效益，不過當功率升高時，就需要更大的EMI濾波元件，同時轉換效率也開始降低，造成需要更大的FET或散熱器，因此，基於這個理由，在較高功率需求時通常會改採連續電流模式(CCM，Continuous Current Mode)，以這個模式運作可以提供較高的功率密度，但需要更多的零件，提高電路佈局複雜度，同時也會增加使用的電路板空間及系統的整體成本。
幸運的是，目前業界已經開發出新的控制技術並取得專利，這個稱為單週期控制或OCC(One-cycle Control)的技術可以提供傳統CCM技術具備的所有好處，但卻更為簡單且成本更低，更特別的是，它可以成功地應用在使用功率從75W到超過4KW的寬廣範圍系統上，因此，設計工程師得到了一個可以將PFC應用到多種不同運轉功率產品上統一且相當具有效率的解決方案。
圖1顯示了誤差放大器的輸出在一個交換週期內累積產生變化斜波，接著再與誤差電壓與電流感測信號間的壓差比較來產生PWM的閘極驅動訊號，圖2則為傳統採用多工器為基礎CCM PFC控制電路的一個例子，兩者間一個明顯的差異是，OCC解決方案並不需要傳統技術中用來校正電流波形的交流感測線路，因此用來將功率因數最大化的資訊可以由直流匯流排電壓以及回返電流取得，接著再透過單週期系統處理來推動PFC開關的有效週期。
如圖2所示，OCC電路並不需要類比多工器與輸入電壓感測，同時也不需要固定的振盪斜波，取而代之的是誤差放大器的輸出在交換週期中積分以產生一個可變的斜波電壓，接著與誤差電壓比較，並由電流感測信號減去以產生PWM閘極驅動信號，這個控制方式，以常見的1kW系統來說，比傳統的多工器技術節省了40%的電阻與50%的電容，提供了適用於各種設計方式，包括前緣與後緣調變一個統一的控制解決方案。
對PFC來說，OCC簡化了控制的技術，但卻能夠提供與傳統採用多工器為基礎設計方式相同的高效能。事實上，OCC解決方案可以看作是將CCM PFC解決方案的效能優勢與DCM所提供的簡單、可靠與節省零件兩者優點的結合，而更加簡化的系統搭配上更少的零件數以及更低的空間需求，代表著OCC技術可以讓擁有更高效能、更大功率密度的CCM以更具成本效益的方式應用在低功率系統上。雖然傳統的DCM設計因為高尖峰電流而需要大型的EMI濾波元件，但OCC使用了CCM代表著電流可以被降低，因此能夠使用更小、更便宜的EMI濾波元件，這對功率密度相當關鍵的100W以上高功率交流電源配接器等系統來說特別重要。請注意OCC涵蓋的是PFC的控制方法，因此所有電力控制途徑上的元件，如choke、開關、二極體與所有相關散熱器都相同，同時效率也沒有改變。
由於OCC技術提供了一個更為簡單、更加精簡且更優異的PFC解決方案，因此，可以將所有的關鍵功能整合到一個單一的小型化晶片上，例如國際整流公司的IR1150系列μPFC (microPFC)產品，正是針對AC-DC交直流PFC線路應用所設計出來的產品。
採用小型化的SOIC-8包裝，IR1150與採用先前CCM技術的方式比較，在較高功率的設計應用中可以節省一半的PFC線路空間，而對功率密度相當重要的較低功率應用來說，這些控制晶片可以降低尖峰電流並減少對EMI濾波需求達43%，以120W的系統來看，大約等於縮減16%的電路板佔用空間並提升10%的功率密度。
除了尺寸的優勢外，IR1150同時還能提供給設計工程師符合更高功率效能應用需求的快速1.5A閘極驅動能力，而對1.5kW以及更高的功率需求，整個設計所需的主要改變只有更換這個驅動晶片來搭配更大的並列FET或IGBT元件。
同時，由於OCC技術以尖峰電流模式運作，因此可以移除傳統CCM PFC實現方式中兩個電流感測變壓器之一，這個尖峰電流模式控制還可以為高功率系統帶來另一個好處，那就是能夠用來簡化使用BLB(Bridge-less Boost)方式達成高效率應用的控制系統與所需零件。
此外，元件並擁有一個專用的過電壓保護(OVP，Over Voltage Protection)接腳來為高功率系統帶來更好的保護，而其他如啟動、微功率啟動與睡眠模式等功能還提供了一個讓產品符合1W待機、Blue Angel與Energy Star等能源效率標準的簡單達成途徑。
圖3採用則是IR1150的一個線路範例，圖4則為傳統採用多工器控制系統與OCC兩者間功率因數的比較，這個比較是以25℃室溫下250W負載、無氣流流動且採用100kHz固定頻率運作的條件為基礎，其中兩者所使用的EMI濾波元件、PFC升壓choke、切換開關與二極體都完全相同。
OCC技術由於結合了傳統CCM與DCM解決方案的優點，因此可以提供給設計工程師在實現PFC前端線路時重大的優勢，透過將OCC功能整合到一顆精簡且高效能的晶片能滿足全球化應用所需功能，同時OCC技術本身的精簡特性也能夠幫助OEM廠商縮短產品設計時間，並加快最為重要的產品上市時程。
