為了節省能源，某些公營事業公司及環保機構研擬出許多方案與獎勵計劃，期望能夠使離線式交流對直流（AC-DC）電源轉換器發揮更高的效率。為減少電線傳輸的耗損，這些公司和機構都要求離線式轉換器具備功率因數校正（PFC）功能。這些方案包括能源之星（Energy Star）、拯救氣候（Climate Savers），還有其他八十多項與運算電源相關的計劃。這些計劃在本質上相似，均都要求離線式電源轉換器在負載從20%升高到100%時，發揮80%以上的效率，同時要求在滿負載時，其功率因數要達到0.9以上。

　　為了達到這些功率因數需求，設計人員須導入PFC預整流器（Pre-regulator）。目前已開發出兩項創新的PFC控制拓撲，可提升PFC控制器的效率。第一種拓撲是半無橋式PFC，可減少一半的橋式整流器耗損；第二種拓撲是交錯式PFC，可減少高達50%的轉換器I2R耗損。這兩項技術均須使用兩個升壓功率級來提升效率，因此，設計人員經常要對這兩種拓撲架構進行抉擇。為了釐清這個問題，以下將分理論與實務兩方面評估，讓電源供應設計人員能根據系統需求選擇最適用的拓撲。

　　半無橋式PFC效率/電感尺寸難兼得

　　圖1為半無橋式PFC預整流器的電路拓撲圖。此拓撲須搭配兩個升壓功率級（Boost1及Boost2）以實現PFC，升壓電感直接連接到轉換器的輸入。此一拓撲也須採用全波整流器（DA、DB、DC及DD），使一般PFC升壓電容（CBOOST）在最初的通電時間可達到最高電量。然而，在升壓電容的電量達到最高，轉換器啟動運作之后，電源轉換器在每一次二極體橋接器傳導期間，只會有一個整流器二極體（DA或DB）處于工作狀態，不像在全橋式拓撲中，一般會有兩個二極體同時進行傳導。這與以兩個橋式整流器二極體進行傳導的傳統PFC升壓相當不同。這項創新技術可免除一個整流器二極體所產生的傳導損耗而提升效率，進而提升整體系統的效率。

　　圖1　半無橋式PFC預整流器與其電路拓撲

　　半無橋式PFC雖可提升系統的運作效率，但也有較傳統PFC預整流器更復雜的缺陷，且設計人員必須使用更大的電感元件。如果深入探究傳統PFC升壓預整流器的電感區域乘積（WaAcT）及半無橋式PFC預整流器的整體電感乘積（WaAcS），即可看出這一點。

　　磁性設計人員透過以繞組（Winding）區域（Wa）及核心橫截面區域（Ac）為基礎的區域乘積計算來選取磁性核心。公式1～3計算半無橋式及傳統PFC預整流器的電感區域總乘積，其中L是PFC升壓電感，IP是峰值PFC輸入電流，ILRMS是均方根（RMS）電流的PFC電感，變數CD表示所設計電感的電流密度，變數ΔB表示電感中磁通量密度（Flux Density）的變化，Ku表示磁性階段繞組效率。

　　從這些區域乘積的等式中，可看出半無橋式PFC電感乘積的區域總乘積大約比傳統PFC預整流器的區域乘積高出1.414倍。亦即半無橋式PFC的總磁量比使用單一升壓功率級的傳統PFC預整流器至少高出1.4倍。

　　交錯式PFC具備低EMI/小尺寸優勢

　　交錯式PFC預整流器則是將兩個升壓功率級交錯。這項控制技術須使兩個經過功率因素校正的升壓功率級保持180度反相運作。此一拓撲具有多項優點，因此受到廣泛運用，其中一項主要的優點是可以消除輸入及輸出電感鏈波電流。如果設計得宜，亦有助于降低整體升壓電感及/或電磁波干擾（EMI）磁量。消除輸出電感鏈波電流可減少升壓電容均方根電流，使電容體積縮小25%以上。讀者須特別注意，此處所指的電容體積縮小不是指升壓電容體積可以縮小，因為升壓電容一般是由延遲時間及輸出功率所決定。圖2為交錯式PFC預整流器示意圖。

　　圖2　交錯式PFC預整流器與其電路拓撲

　　交錯式PFC預整流器會將傳導損耗分散于兩個 PFC升壓功率級（PCONDUCTION_INTERLEAVED）。相較于使用傳統單一升壓功率級PFC，設計人員可使用交錯式PFC減少將近一半的傳導損耗。如果深入探討交錯式PFC升壓的簡化傳導耗損等式，以及傳統單一升壓功率級PFC預整流器的簡化傳導耗損等式（PCONDUCTION_TRADITIONAL），即可看出這一點（公式4～6）。

　　將PFC預整流器交錯可減少升壓電感的總磁量，為了證實這一點，可深入探究交錯式PFC預整流器內兩個電感的總電感區域乘積（WaAcI），以及傳統PFC預整流器升壓電感的區域總乘積。從公式7與公式8可看出交錯式的總區域乘積是傳統PFC升壓電感區域總乘積的一半。實際上，交錯式PFC預整流器兩個電感的總升壓電感量會比傳統PFC升壓電感的電感量少32%。