上次說到無橋PFC, 實際上有很多種不同樣式的無橋PFC. 詳見：http://www.torrancerestoration.com/bbs/dpj-29074-1.html
做產(chǎn)品需要考慮效率, 穩(wěn)定性, 成本, EMC(電磁兼容) 等不同因素, 有的時候必須在這之間進行取舍.
這里有六種無橋PFC, 分別是:
標準無橋PFC
這種PFC在正負半周的時候, 兩個管子一個續(xù)流一個充當高頻開關
這種拓撲的優(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.
但它同時存在幾個問題, 電流流向復雜而且不共地, 電流采樣困難, 有較大的共模干擾因此輸入濾波器要仔細設計
針對頭一個問題, ST公司和IR公司的一些應用文檔中已經(jīng)比較詳細的介紹了兩種比較可行的采用互感器的方法
雙Boost無橋PFC
這種拓撲由標準無橋PFC改良而來, 增加了D3和D4作為低頻電流的回路, S1和S2只作為高頻開關而不參與低頻續(xù)流
同標準無橋PFC, S1和S2能同時驅動, 而在兩個低頻二極管D3和D4之后插入取樣電阻又可以像普通PFC簡單地傳感電流
同時這種拓撲具有更低的工模電流
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
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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(chǎn)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
由標準無橋PFC演化而來, 但是原理稍微改變
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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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
假圖騰柱PFC
在圖騰柱PFC基礎上演化而來 D2和D4代替了原來S1和S2內(nèi)部的體二極管的續(xù)流作用
控制方式和圖騰柱PFC完全相同
這種拓撲需要兩個電感, 利用率不高, 體積較大, S2極難驅動
這種拓撲只能算在高性能開關器件誕生前的一種這種方案
介紹了這六種PFC, 每一時刻電流只通過兩個功率開關器件, 比傳統(tǒng)PFC的三個少, 在不使用軟開關和交錯技術的情況下, 理論上這些拓撲的損耗幾乎相差無幾, 都比傳統(tǒng)PFC高
剩下的主要就從EMC和易于實現(xiàn)的角度考慮了
綜合考慮下來還是 采用標準無橋PFC作為現(xiàn)階段的拓撲, GaN開關器件普及之后采用圖騰柱PFC
圖片來源:
Conduction Losses and Common Mode EMI Analysis on Bridgeless Power Factor Correction
By Qingnan Li, Michael A. E. Andersen, Ole C. Thomsen
下接：大功率無橋PFC研究系列(3) http://www.torrancerestoration.com/bbs/dpj-30914-1.html
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