一種改進(jìn)的無(wú)橋Boost功率因數校正電路

摘要：無(wú)橋電路由于電流流經(jīng)功率回路中半導體器件的減少，相對傳統整流橋的電路拓撲效率得到提升，在低壓輸入和中大功率應用場(chǎng)合意義顯著(zhù)?，F有的無(wú)橋電路存在EMI問(wèn)題突出等不足，為此對現有無(wú)橋Boost型電路進(jìn)行改進(jìn)，提出了具有高效率、高功率因數和低EMI噪聲的新型無(wú)橋Boost功率因數校正(PFC)拓撲，在理論分析的基礎上使用Pspice 9．2進(jìn)行仿真驗證。設計了一臺85～265 V交流輸入，400 V／300 W輸出的實(shí)驗樣機，進(jìn)一步驗證了該無(wú)橋變換器的良好電氣特性。
關(guān)鍵詞：功率因數校正；無(wú)橋變換器；電磁干擾

1 引言
無(wú)橋PFC變換器在低壓輸入和中大功率場(chǎng)合具有明顯的效率優(yōu)勢，但現有無(wú)橋PFC變換器仍不成熟，文獻對現有的多種無(wú)橋電路進(jìn)行比
較，指出雙Boost無(wú)橋拓撲具有電流檢測電路簡(jiǎn)單、導通損耗低、EMI噪聲小且兩個(gè)開(kāi)關(guān)管可以共用同一PWM驅動(dòng)信號等特點(diǎn)，成為現有無(wú)橋Boost型拓撲工程應用的最優(yōu)選擇。但此電路的缺點(diǎn)是開(kāi)關(guān)管只能選擇無(wú)反并二極管封裝的IGBT，因此電路的工作頻率將受到限制，在功率不大的情況下，難以選擇合適的控制策略，如臨界電流模式(BCM)控制。若開(kāi)關(guān)管選用功率MOSFET，其中一個(gè)電感正常工作時(shí)，另一電感中會(huì )有逆向電流產(chǎn)生，此電流對電路的動(dòng)態(tài)性能和效率都會(huì )產(chǎn)生不良影響，并且此電流的存在還可能導致連接于交流輸入端和輸出地之間慢速二極管的關(guān)斷，增大共模噪聲。另外，若不希望影響電路的功率因數且精確采樣開(kāi)關(guān)管電流，則兩開(kāi)關(guān)管不適合共用一個(gè)電流采樣電阻，獨立采樣勢必增加采樣電路的復雜性。在此針對現有的雙Boost拓撲電路存在的問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn)，提出了無(wú)需使用IGBT便能抑制電感逆向電流的新型無(wú)橋Boost PFC電路，并采用BCM進(jìn)行了仿真和實(shí)驗驗證。

2 新型拓撲原理分析
2．1 主電路拓撲結構
圖1示出所提出的新型無(wú)橋Boost PFC電路拓撲，其中VD1～VD4為快管，VD5，VD6為慢管，C1，C2為高頻電容。

當交流電源uin處于正半周(即上正下負)時(shí)，uin，VS1，VD3構成L1的充電回路，uin，VD1，VD5，輸出濾波電容C3及負載R構成L1的放電回路；當uin處于負半周時(shí)，uin，VS2，VD4構成L2的充電回路，uin，VD2，VD6，C3及R構成L2的放電回路。
2．2 電路工作階段分析
由于BCM下的Boost變換器中快恢復二極管自然關(guān)斷，避開(kāi)了反向恢復問(wèn)題，變換器中的開(kāi)關(guān)管為零電流開(kāi)通，并且功率MOSFET開(kāi)通前的準諧振過(guò)程將有效減小其自身的容性開(kāi)通損耗。以BCM控制為例，分析所提出的改進(jìn)拓撲，其中VS1，VS2共用電流采樣電阻和驅動(dòng)信號。電路工作的關(guān)鍵參量波形如圖2所示。