图腾柱P F C来了,你准备好了吗?
一个离线电源由功率因数校正 (PFC) 和一个DC/DC转换器组成。PFC强制输入电流随输入电压的变化而变化,这样的话,任何的电器负载将表现为一个电阻器。为了提高效率,人们已经研究了不同的PFC拓扑,其中包括传统PFC、半无桥式PFC、双向无桥PFC和图腾柱无桥PFC。在所有这些不同的PFC拓扑中,由于其使用的组件数量最少、具有最低传导损耗,并且提供的效率最高,图腾柱PFC引起了人们越来越多的关注。
图1显示的是一个图腾柱PFC结构。与传统的PFC相比,电力传导路径只包含一个二极管,而不是两个。此外,碳化硅 (SiC) 二极管被MOSFET所取代,以实现同步整流。电力传导损耗也因此降低。除此之外,可用普通MOSFET 取代D1和D2,以进一步提高效率。
图腾柱P F C来了,你准备好了吗?
图1:图腾柱PFC
虽然图腾柱PFC的概念已经存在了很多年,技术方面的应用挑战妨碍了它的广泛使用。
首先,由于MOSFET体二极管的慢反向恢复,图腾柱PFC无法在连续传导模式 (CCM) 中运行。其次,图腾柱PFC拓扑中有一个固有问题:输入电流在AC零交叉上有一个巨大尖峰。这些尖峰破坏了电流波形,并且使总谐波失真 (THD) 无法达到技术规格的要求。第三,Q3和Q4在每半个AC周期内的PFC激活开关与同步整流开关之间交替切换。这个交替切换需要控制器能够根据正或负的AC周期提供一个具有D(占空比)或1-D的脉宽调制 (PWM) 波形。
借助UCD3138等现代数字控制器,高级控制算法被开发出来,其中的开关以特殊的顺序打开,并且每个开关执行一个软启动机制。因此,电流尖峰被大大地减少。此外,数字PWM输出是很灵活的,可以根据运行条件生成D或1-D。最后,随着氮化镓 (GaN) FET的问世,免二极管结构也使得CCM图腾柱PFC成为可能。
为了实现效率的高标准,现在是时候用图腾柱PFC取代传统PFC了。图2显示的由UCD3138控制的CCM图腾柱PFC的电流波形,可以看出其波形是多么的平滑。
图腾柱P F C来了,你准备好了吗?
图2:CCM图腾柱PFC的电流波形
图腾柱PFC已就绪。。。你准备好了吗?