基本無橋PFC電路原理圖解

由于無橋PFC拓撲主要為提高效率（省掉了整流橋及其損耗），但相對傳統(tǒng)Boost PFC，在成本（所用MOS管和快速二極管多一倍）、控制（相對復(fù)雜）和EMC方面（EMI和surge需要額外處理才能滿足要求）不具優(yōu)勢，因此該電路適合于對效率要求較高的模塊，對效率要求不高的仍推薦使用傳統(tǒng)Boost PFC電路。

圖2 基本無橋PFC電路原理圖

如圖2所示，為基本無橋PFC電路原理圖，可以看成由兩組對稱的傳統(tǒng)Boost電路組成，其分別由L1/Q1/D1（圖2中綠色部分，這里稱為支路1）和L2/Q2/D2（圖2中藍色部分，這里稱為支路2）構(gòu)成。由于去掉了整流橋，因此帶極性的交流輸入直接加到了Boost電路上，兩組Boost電路在正負半周內(nèi)分時工作（這里稱為PWM工作態(tài)），同時在不處于PWM工作態(tài)時，其MOS管和電感需要為處于PWM工作態(tài)的電路提供電流回到電源的通路，這里稱為續(xù)流態(tài)。具體工作過程分析如下：

在交流輸入正半周內(nèi)（即L電壓和N電壓關(guān)系是Vl>Vn），此時交流輸入電流也為正，支路1的MOS管Q1處于PWM工作態(tài)，同時支路2的MOS管Q2續(xù)流，一直導(dǎo)通（可以通過MOS管，也可以通過其體二極管，取決于其控制方法）；圖3給出了在正半周內(nèi)，Q1導(dǎo)通和關(guān)斷時的電流流向，從圖3可以看出，正半周Q1處于PWM工作狀態(tài)，Q2一直續(xù)流實現(xiàn)了PFC功能。

在交流輸入負半周，同理可以分析出相關(guān)工作狀態(tài)。圖4給出了在負半周內(nèi)，Q2導(dǎo)通和關(guān)斷時的電流流向，從圖4可以看出，負半周Q2處于PWM工作狀態(tài)，Q1一直續(xù)流實現(xiàn)了PFC功能。

圖3 交流輸入正時，Q1導(dǎo)通和關(guān)斷時電流流向

圖4 交流輸入負時，Q2導(dǎo)通和關(guān)斷時電流流向

通過分析傳統(tǒng)Boost PFC和無橋PFC的工作原理及狀態(tài)，我們可以得到表1所示差異。在器件使用個數(shù)上，無橋PFC省掉了一個整流橋，但MOS管和快速二極管需要多用一倍，在成本上處于明顯劣勢；同時通過導(dǎo)通和關(guān)斷時的電流路徑可以知道，無橋PFC用“1個體二極管或MOS管”的損耗代替了傳統(tǒng)Boost PFC的“2個整流二極管”的損耗，可明顯提高效率。

表1：傳統(tǒng)Boost PFC和無橋PFC對比