詳細(xì)解析五種PFC的開關(guān)管驅(qū)動(dòng)方案

什么是PFC？
PFC（Power Factor Correction）-功率因數(shù)校正，功率因數(shù)，簡單的說就是有功功率和視在功率的比值，這里的視在功率被認(rèn)為是總耗電量，功率因數(shù)用來衡量電力被有效的利用程度。功率因數(shù)越大，代表電力的有效利用率越高，而功率因數(shù)校正就是為了提高用電設(shè)備功率因數(shù)。
通過調(diào)理，使得電網(wǎng)電壓和電流同相，同時(shí)減少高次諧波從而提高電網(wǎng)的利用率。比如計(jì)算機(jī)的開關(guān)電源，是一種電容輸入型電路，由于電壓與電流的相位錯(cuò)開，造成交流功率的損失，這時(shí)就需要PFC電路來提高功率因數(shù)。
常用的PFC電路有哪些？
1、boost PFC 電路
如圖1所示，在整流橋后使用一個(gè)boost橋進(jìn)行功率因數(shù)校正以及電壓穩(wěn)定。因?yàn)閎oost電路驅(qū)動(dòng)簡單，可以采用TI的驅(qū)動(dòng)芯片且驅(qū)動(dòng)電流大，穩(wěn)定性好，速度快，已廣泛應(yīng)用于各種通信設(shè)備的電源模塊。

圖1
2、無橋PFC電路
圖2為常規(guī)的無橋boost PFC電路

淺談五種PFC（功率因數(shù)校正）的開關(guān)管驅(qū)動(dòng)方案
圖2 在交流電的正半周期，Q1為高頻開關(guān)管，Q2為低頻開關(guān)管

但是，該電路的共模EMI性能較差，并未得到廣泛使用。
3、dual boost 無橋PFC電路
如圖3，該電路中肖特基二極管D3,D4作為低頻續(xù)流回路
淺談五種PFC（功率因數(shù)校正）的開關(guān)管驅(qū)動(dòng)方案
圖3
該電路和常規(guī)型的boost PFC電路由于電路結(jié)構(gòu)簡單，可以使用低邊驅(qū)動(dòng)芯片進(jìn)行驅(qū)動(dòng)比如UCC27524等。
3、雙向開關(guān)型無橋PFC
如圖4所示，對(duì)于該電路，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。這種電路較以上兩種稍微復(fù)雜，驅(qū)動(dòng)比較麻煩，因?yàn)镼1,Q2采用共源極接法,，一般使用TI隔離芯片進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，比如使用UCC5310/UCC5320同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩根開關(guān)管，當(dāng)然也可以使用兩路隔離的方法分別驅(qū)動(dòng)兩顆開關(guān)管。
淺談五種PFC（功率因數(shù)校正）的開關(guān)管驅(qū)動(dòng)方案
圖4
4、圖騰柱式無橋PFC
如圖5所示，相于dual-boost和雙向開關(guān)無橋PFC，省去了兩個(gè)二極管，開關(guān)管的管體二極管具有反向恢復(fù)特性會(huì)影響整機(jī)的效率，所以這個(gè)電路更多地用于CRM和DCM模式，或者使用GaN開關(guān)管工作于CCM模式，在驅(qū)動(dòng)上可以采用TI高壓板橋驅(qū)動(dòng)芯片或者TI隔離驅(qū)動(dòng)芯片。
淺談五種PFC（功率因數(shù)校正）的開關(guān)管驅(qū)動(dòng)方案
圖5 D1,D2走低頻信號(hào)，Q1,Q2為高頻開關(guān)管
總結(jié)
五種PFC電路，在功耗，成本，效率等方面各有優(yōu)劣，同時(shí)我們發(fā)現(xiàn)在驅(qū)動(dòng)上都采用了TI芯片，因?yàn)門I內(nèi)部有豐富的MOSFET和IGBT驅(qū)動(dòng)芯片，包括低邊驅(qū)動(dòng)，半橋驅(qū)動(dòng)和隔離驅(qū)動(dòng)等多種方式，廣泛用于PFC電路。