全方位半無(wú)橋式/交錯式PFC

　　將PFC預整流器交錯可減少升壓電感的總磁量，為了證實(shí)這一點(diǎn)，可深入探究交錯式PFC預整流器內兩個(gè)電感的總電感區域乘積（WaAcI），以及傳統PFC預整流器升壓電感的區域總乘積。從公式7與公式8可看出交錯式的總區域乘積是傳統PFC升壓電感區域總乘積的一半。實(shí)際上，交錯式PFC預整流器兩個(gè)電感的總升壓電感量會(huì )比傳統PFC升壓電感的電感量少32%。

　　　　半無(wú)橋/交錯式拓撲各擅勝場(chǎng)

　　交錯式及半無(wú)橋式PFC的效率表現均可圈可點(diǎn)。半無(wú)橋式PFC可減少系統中橋式整流器一半的耗損進(jìn)而提升效率，交錯式PFC可分散電源而降低一半預整流器的傳導耗損。為評估使用交錯式及半無(wú)橋式PFC所能實(shí)現的效率提升，筆者實(shí)際進(jìn)行了一項實(shí)驗，將300瓦的轉換模式（Transition Mode）交錯式PFC預整流器系統修改成150瓦，并將之與150瓦半無(wú)橋式PFC預整流器和傳統單一升壓功率級150瓦轉換模式PFC預整流器一起比較，以了解三種預整流器拓撲從30瓦負載升高到150瓦滿(mǎn)負載的效率變化。

　　為使具備恆定通導時(shí)間的交錯式轉換模式PFC預整流器能在圖1所示的轉換模式半無(wú)橋式拓撲下運作，筆者額外設計了一套外部電路（圖3），讓交錯式PFC預整流器的各個(gè)電感能在半無(wú)橋式拓撲中達到零電流偵測（Zero Current Detection）。此電路可用于大多數單一升壓功率級的恆定通導時(shí)間轉換模式PFC控制器，進(jìn)而得以用于半無(wú)橋式轉換模式PFC預整流器。

　　圖3　將交錯式拓撲轉換為半無(wú)橋式轉換模式所需的額外電路

　　圖4即為此一實(shí)驗的結果。為了使比較的基礎一致，各個(gè)場(chǎng)效電晶體（FET）都是以一個(gè)離散的1.5安培閘極驅動(dòng)電路加以驅動(dòng)，因此場(chǎng)效電晶體在這三種拓撲都能達到相同的升高與降低時(shí)間。從圖4可看出，傳統及半無(wú)橋式PFC預整流器在輕負載時(shí)所發(fā)揮的效率高于交錯式PFC預整流器，因為在輕負載下驅動(dòng)兩個(gè)場(chǎng)效電晶體時(shí)，其切換耗損相當嚴重。關(guān)閉輕負載條件下的相位，可提升PFC預整流器的輕負載效率，進(jìn)而達到近似傳統預整流器的輕負載效率。

　　圖4　三種PFC預整流器效率比較

　　當系統處于150瓦滿(mǎn)載狀態(tài)下時(shí)，由于傳導損耗相當嚴重，因此傳統PFC預整流器的效率最低。半無(wú)橋式PFC預整流器的滿(mǎn)載效率略?xún)?yōu)于傳統PFC預整流器，效率大約高出0.7%，但仍低于交錯式PFC預整流器的1.3%，因此交錯式PFC預整流器的滿(mǎn)載效率是最佳的。

　　高功率密度應用宜採交錯式PFC

　　根據筆者的評估與實(shí)驗結果，半無(wú)橋式PFC預整流器確實(shí)比傳統單一升壓功率級PFC預整流器更有效率，然而，半無(wú)橋式PFC的電感總量比傳統PFC升壓電感至少高出1.4倍，因