浅析几种常见的PFC拓扑 (简述常用)

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最基本的有桥boostPFC电路有桥boostPFC电路是最基本的电路，就不叙述了。

双Boost无桥PFC双boost无桥拓扑的优点是使用功率元件比较少,两个管子可以一起驱动,这简化了驱动电路的设计,同时让直接使用传统APFC的控制芯片成为可能.但是这种拓扑必须使用两个电感,电流流向有不确定性,低频二极管和mos的体二极管可能同时导通,增加了不稳定因素。

双向开关无桥PFCS1和S2组成了双向开关,他们可以同时驱动,采用电流互感器可以很容易的检测电流,D1和D3为超快恢复二极管,D2和D4可以采用低频二极管。缺点在于整个电路的电势相对于大地都在剧烈变化,会产生比标准无桥PFC更严重的EMC问题,输出电压无法直接采样,需要隔离采样(使用光耦,但是会增加复杂度)。

图腾柱PFCD1和D2为低频二极管,S1和S2的体二极管提供高频整流开关作用。这种电路具有较低的EMI,使用元件较少,设计可以很紧凑。但是S1和S2需要使用不同的驱动信号,工频周期不同信号也不一样,增加了控制的复杂性,S2不容易驱动(可以尝试IR等自举驱动芯片)。S1和S2如果采用mos,mos的体二极管恢复较慢(通常数百ns)会产生较大的电流倒灌脉冲,引起很大的损耗,足以抵消无桥低损耗的优势。S1和S2如果采用IGBT,虽然其体二极管的性能没问题,但是其导通压降比较大,也会产生很高的损耗,尤其是在低电压输入的情况下。现在有一些国外公司在研制GaN和SiC高性能开关管,开关速度极快,没有体二极管反向恢复问题,这些技术尚在研发中,现在是在市场上见不到这些产品的.如果未来这些高性能器件能大规模普及,图腾柱PFC将有机会成为最流行最高效的PFC拓扑。

各个PFC拓扑的工作所需功率器件