圖騰柱PFC來(lái)了，你準(zhǔn)備好了嗎

由于經(jīng)濟(jì)原因和對(duì)環(huán)境的關(guān)注，電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)效率變得越來(lái)越重要。80 Plus中定義的效率級(jí)別需要達(dá)到96%才能獲得鈦金等級(jí)認(rèn)證。要實(shí)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(jì)挑戰(zhàn)。

一個(gè)離線(xiàn)電源由功率因數(shù)校正 (PFC) 和一個(gè)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(huà)，任何的電器負(fù)載將表現(xiàn)為一個(gè)電阻器。為了提高效率，人們已經(jīng)研究了不同的PFC拓?fù)洌渲邪▊鹘y(tǒng)PFC、半無(wú)橋式PFC、雙向無(wú)橋PFC和圖騰柱無(wú)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?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。

圖1顯示的是一個(gè)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(gè)二極管，而不是兩個(gè)。此外，碳化硅 (SiC) 二極管被MOSFET所取代，以實(shí)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。

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(wú)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€(gè)固有問(wèn)題：輸入電流在AC零交叉上有一個(gè)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(wú)法達(dá)到技術(shù)規(guī)格的要求。第三，Q3和Q4在每半個(gè)AC周期內(nèi)的PFC激活開(kāi)關(guān)與同步整流開(kāi)關(guān)之間交替切換。這個(gè)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(gè)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(jí)控制算法被開(kāi)發(fā)出來(lái)，其中的開(kāi)關(guān)以特殊的順序打開(kāi)，并且每個(gè)開(kāi)關(guān)執(zhí)行一個(gè)軟啟動(dòng)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(wèn)世，免二極管結(jié)構(gòu)也使得CCM圖騰柱PFC成為可能。

為了實(shí)現(xiàn)效率的高標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在是時(shí)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。

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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