無(wú)橋PFC與傳統PFC相比的優(yōu)勢及解決方案

　　傳統有源PFC 中，交流輸入經(jīng)過(guò)EMI 濾波后會(huì )經(jīng)過(guò)二極管橋整流器，但在整流過(guò)程中存在功率耗散，其中既包括前端整流橋中兩個(gè)二極管導通壓降帶來(lái)的損耗，也包括升壓轉換器中功率開(kāi)關(guān)管或續流二極管的導通損耗。據測算，在低壓市電應用(@90 Vrms)中，二極管橋會(huì )浪費大約2%的能效。有鑒于此，近年來(lái)業(yè)界提出了無(wú)橋PFC 拓撲結構。實(shí)際上，如果去掉二極管整流橋，由此帶來(lái)的能效提升效果很明顯。這種PFC 電路采用1 只電感、兩只功率MOSFET 和兩只快恢復二極管組成。對于工頻交流輸入的正負半周期而言，這種無(wú)橋升壓電路可以等效為兩個(gè)電源電壓相反的升壓電路的組合。其中左邊的藍色方框是PH1 為高電平、MOSFET 開(kāi)關(guān)管M2 關(guān)閉時(shí)的開(kāi)關(guān)單元，右邊的橙色方框是PH2 為高電平、MOSFET 開(kāi)關(guān)管M1 關(guān)閉時(shí)的開(kāi)關(guān)單元。當PH1 為高電平、PH2 為低電平時(shí)，電路工作在正半周期，這時(shí)M2 相當于體二極管(body diode)，PH2 通過(guò)M2 接地;而當PH1 為低電平、PH2 為高電平時(shí)，電路工作在負半周期，這時(shí)M1 相當于體二極管，PH1 通過(guò)M1 接地?！　?/P>

圖：傳統的無(wú)橋PFC 結構示意圖。

　　相對于傳統PFC段而言，這種無(wú)橋PFC節省了由二極管整流橋導致的損耗，但不工作MOSFET的體二極管傳遞線(xiàn)圈電流。最終，這種結構消除了線(xiàn)路電流通道中一個(gè)二極管的壓降，提升了能效。但實(shí)際上，這種架構也存在幾處不便，因為交流線(xiàn)路電壓不像傳統PFC那樣對地參考，而是相對于PFC段接地而浮動(dòng)，這就需要特定的PFC控制器來(lái)感測交流輸入電壓，而這種結構中的簡(jiǎn)單電路并不能完成這項任務(wù)。這種架構也不能方便地監測線(xiàn)圈電流。此外，EMI濾波也是一個(gè)主要問(wèn)題。

　　圖 4是Ivo Barbi 無(wú)橋升壓PFC 架構的新穎解決方案，這種方案中沒(méi)有全橋，相反，PFC電路的地通過(guò)二極管D1 和D2 連接至交流線(xiàn)路，且每個(gè)端子用于1 個(gè)PFC 段。故這種解決方案可視作2 相PFC，其中2 個(gè)分支并聯(lián)工作。這種架構也省下了電流通道中的一個(gè)二極管，并因此提升了能效。這種2 相式架構并不需要特定的PFC 控制器，具有增強的熱性能，且負相總是接地，解決了EMI 問(wèn)題。