低傳導(dǎo)耗損、高效率的圖騰柱 PFC 來了！

由于經(jīng)濟(jì)原因和對環(huán)境的關(guān)注，電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)效率變得越來越重要。80 Plus中定義的效率級別需要達(dá)到96%才能獲得鈦金等級認(rèn)證。要實現(xiàn)如此之高的效率，使用傳統(tǒng)拓?fù)涞?a target="_blank">電源公司將面臨巨大的設(shè)計挑戰(zhàn)。

一個離線電源由功率因數(shù)校正 (PFC) 和一個DC/DC轉(zhuǎn)換器組成。PFC強(qiáng)制輸入電流隨輸入電壓的變化而變化，這樣的話，任何的電器負(fù)載將表現(xiàn)為一個電阻器。為了提高效率，人們已經(jīng)研究了不同的PFC拓?fù)?，其中包括傳統(tǒng)PFC、半無橋式PFC、雙向無橋PFC和圖騰柱無橋PFC。在所有這些不同的PFC拓?fù)渲?，由于其使用的組件數(shù)量最少、具有最低傳導(dǎo)損耗，并且提供的效率最高，圖騰柱PFC引起了人們越來越多的關(guān)注。

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圖1顯示的是一個圖騰柱PFC結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)的PFC相比，電力傳導(dǎo)路徑只包含一個二極管，而不是兩個。此外，碳化硅 (SiC) 二極管被MOSFET所取代，以實現(xiàn)同步整流。電力傳導(dǎo)損耗也因此降低。除此之外，可用普通MOSFET 取代D1和D2，以進(jìn)一步提高效率。

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圖1：圖騰柱PFC

雖然圖騰柱PFC的概念已經(jīng)存在了很多年，技術(shù)方面的應(yīng)用挑戰(zhàn)妨礙了它的廣泛使用。

首先，由于MOSFET體二極管的慢反向恢復(fù)，圖騰柱PFC無法在連續(xù)傳導(dǎo)模式 (CCM) 中運(yùn)行。其次，圖騰柱PFC拓?fù)渲杏幸粋€固有問題：輸入電流在AC零交叉上有一個巨大尖峰。這些尖峰破壞了電流波形，并且使總諧波失真 (THD) 無法達(dá)到技術(shù)規(guī)格的要求。第三，Q3和Q4在每半個AC周期內(nèi)的PFC激活開關(guān)與同步整流開關(guān)之間交替切換。這個交替切換需要控制器能夠根據(jù)正或負(fù)的AC周期提供一個具有D（占空比）或1-D的脈寬調(diào)制 (PWM) 波形。

借助UCD3138等現(xiàn)代數(shù)字控制器，高級控制算法被開發(fā)出來，其中的開關(guān)以特殊的順序打開，并且每個開關(guān)執(zhí)行一個軟啟動機(jī)制。因此，電流尖峰被大大地減少。此外，數(shù)字PWM輸出是很靈活的，可以根據(jù)運(yùn)行條件生成D或1-D。最后，隨著氮化鎵 (GaN) FET的問世，免二極管結(jié)構(gòu)也使得CCM圖騰柱PFC成為可能。

為了實現(xiàn)效率的高標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在是時候用圖騰柱PFC取代傳統(tǒng)PFC了。圖2顯示的由UCD3138控制的CCM圖騰柱PFC的電流波形，可以看出其波形是多么的平滑。

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圖2：CCM圖騰柱PFC的電流波形

圖騰柱PFC已就緒。。。你準(zhǔn)備好了嗎？

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