一文解析功率因數(shù)校正電路的開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)方案

PFC(Power Factor Correction)即功率因數(shù)校正，通過(guò)調(diào)理使電網(wǎng)電壓和輸入電流同相位并減小高次諧波，有利于降低用電設(shè)備對(duì)電網(wǎng)的影響并提高電網(wǎng)利用率，已經(jīng)成為很多電網(wǎng)輸入應(yīng)用場(chǎng)合的基本要求。

常用的有橋PFC為boost PFC電路，如圖1所示，在整流橋之后使用一個(gè)boost電路完成功率因素校正和輸出電壓穩(wěn)定的功能。選用boost電路的一個(gè)重要原因就是boost電路具有驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。對(duì)于這種有橋boost PFC電路可以采用TI的低邊驅(qū)動(dòng)芯片，如UCC27524,UCC27517等。這種驅(qū)動(dòng)芯片相對(duì)于分立器件方案，具有驅(qū)動(dòng)電流大，驅(qū)動(dòng)速度快，尺寸更小，可靠性更高的特點(diǎn)，目前廣泛應(yīng)用于各種通信電源模塊，家用空調(diào)等場(chǎng)合。

圖1

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)功率變換器效率的要求也越來(lái)越高。無(wú)橋PFC電路也越來(lái)越多被采用。常規(guī)無(wú)橋boostPFC電路如圖2所示，在正半周期時(shí)，Q1作為高頻開(kāi)關(guān)，Q2作為低頻開(kāi)關(guān)。但是此電路的共模EMI 性能較差，并沒(méi)有被廣泛采用。電路通過(guò)演變產(chǎn)生dual boost 無(wú)橋PFC（圖3）和雙向開(kāi)關(guān)型無(wú)橋PFC（圖4）。對(duì)于dual boost PFC 電路，低頻續(xù)流回路為肖特基二極管D3 和D4, 對(duì)于雙向開(kāi)關(guān)型無(wú)橋PFC，正半周期D1,D4導(dǎo)通，負(fù)半周期D2,D3導(dǎo)通，大大降低了共模EMI 干擾。由圖可見(jiàn)，常規(guī)無(wú)橋boost PFC 和改進(jìn)型的dual boost PFC驅(qū)動(dòng)較為簡(jiǎn)單，可以使用低邊驅(qū)動(dòng)芯片如UCC27524。對(duì)于雙向開(kāi)關(guān)型無(wú)橋PFC，驅(qū)動(dòng)較為復(fù)雜，開(kāi)關(guān)管Q1,Q2是共源極接法，因此可以使用TI 隔離驅(qū)動(dòng)芯片UCC5310/UCC5320同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩顆開(kāi)關(guān)管，也可以使用兩路隔離驅(qū)動(dòng)芯片UCC21520分別驅(qū)動(dòng)兩顆開(kāi)關(guān)管。

圖2

圖3

圖4

圖5也是由常規(guī)無(wú)橋PFC演變來(lái)的，我們稱之為圖騰柱式無(wú)橋PFC，相對(duì)于改進(jìn)型dual-boost 和雙向開(kāi)關(guān)無(wú)橋PFC，省去了兩顆二極管，節(jié)省了成本。其中二極管D1,D2走低頻信號(hào)，兩個(gè) 開(kāi)關(guān)管Q1,Q2為高頻管，開(kāi)關(guān)管體二極管的反向恢復(fù)特性會(huì)影響整機(jī)效率，因此該電路被更多應(yīng)用于DCM和CRM 模式，或者使用GaN 開(kāi)關(guān)管實(shí)現(xiàn)的CCM 模式電路。開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)方案可以考慮使用TI 高壓半橋驅(qū)動(dòng)芯片如UCC27712，或者使用TI隔離驅(qū)動(dòng)芯片如UCC21520（UCC21520自舉供電電路可以參考datasheet里的典型原理圖）。

圖5

TI擁有豐富的MOSFET，IGBT驅(qū)動(dòng)芯片，包括低邊驅(qū)動(dòng)，半橋驅(qū)動(dòng)，隔離驅(qū)動(dòng)等等，在PFC電路中被廣泛應(yīng)用。