幾種PFC拓撲電路對比分析

最基本的有橋boost PFC電路

有橋boostPFC電路是最基本的電路，就不敘述了。

雙Boost無橋PFC

雙boost無橋拓撲的優(yōu)點是使用功率元件比較少, 兩個管子可以一起驅動, 這簡化了驅動電路的設計, 同時讓直接使用傳統(tǒng)APFC的控制芯片成為可能.但是這種拓撲必須使用兩個電感, 電流流向有不確定性, 低頻二極管和mos的體二極管可能同時導通, 增加了不穩(wěn)定因素。

雙向開關無橋PFC

S1和S2組成了雙向開關, 他們可以同時驅動, 采用電流互感器可以很容易的檢測電流, D1和D3為超快恢復二極管, D2和D4可以采用低頻二極管。缺點在于整個電路的電勢相對于大地都在劇烈變化, 會產生比標準無橋PFC更嚴重的EMC問題, 輸出電壓無法直接采樣, 需要隔離采樣(使用光耦, 但是會增加復雜度) 。

圖騰柱PFC

D1和D2為低頻二極管, S1和S2的體二極管提供高頻整流開關作用。

這種電路具有較低的EMI, 使用元件較少, 設計可以很緊湊。

但是S1和S2需要使用不同的驅動信號, 工頻周期不同信號也不一樣, 增加了控制的復雜性, S2不容易驅動(可以嘗試IR2110等自舉驅動芯片) 。

S1和S2如果采用mos, mos的體二極管恢復較慢(通常數(shù)百ns)會產生較大的電流倒灌脈沖, 引起很大的損耗, 足以抵消無橋低損耗的優(yōu)勢。

S1和S2如果采用IGBT, 雖然其體二極管的性能沒問題, 但是其導通壓降比較大, 也會產生很高的損耗, 尤其是在低電壓輸入的情況下。

現(xiàn)在有一些國外公司在研制GaN和SiC高性能開關管, 開關速度極快, 沒有體二極管反向恢復問題, 這些技術尚在研發(fā)中, 現(xiàn)在是在市場上見不到這些產品的. 如果未來這些高性能器件能大規(guī)模普及, 圖騰柱PFC將有機會成為最流行最高效的PFC拓撲。

各個PFC拓撲的工作所需功率器件