一種改進的無橋Boost功率因數(shù)校正電路

摘要：無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(tǒng)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(yīng)用場合意義顯著?，F(xiàn)有的無橋電路存在EMI問題突出等不足，為此對現(xiàn)有無橋Boost型電路進行改進，提出了具有高效率、高功率因數(shù)和低EMI噪聲的新型無橋Boost功率因數(shù)校正(PFC)拓撲，在理論分析的基礎(chǔ)上使用Pspice 9．2進行仿真驗證。設(shè)計了一臺85～265 V交流輸入，400 V／300 W輸出的實驗樣機，進一步驗證了該無橋變換器的良好電氣特性。
關(guān)鍵詞：功率因數(shù)校正；無橋變換器；電磁干擾

1 引言
無橋PFC變換器在低壓輸入和中大功率場合具有明顯的效率優(yōu)勢，但現(xiàn)有無橋PFC變換器仍不成熟，文獻對現(xiàn)有的多種無橋電路進行比
較，指出雙Boost無橋拓撲具有電流檢測電路簡單、導通損耗低、EMI噪聲小且兩個開關(guān)管可以共用同一PWM驅(qū)動信號等特點，成為現(xiàn)有無橋Boost型拓撲工程應(yīng)用的最優(yōu)選擇。但此電路的缺點是開關(guān)管只能選擇無反并二極管封裝的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。若開關(guān)管選用功率MOSFET，其中一個電感正常工作時，另一電感中會有逆向電流產(chǎn)生，此電流對電路的動態(tài)性能和效率都會產(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(shù)且精確采樣開關(guān)管電流，則兩開關(guān)管不適合共用一個電流采樣電阻，獨立采樣勢必增加采樣電路的復雜性。在此針對現(xiàn)有的雙Boost拓撲電路存在的問題進行改進，提出了無需使用IGBT便能抑制電感逆向電流的新型無橋Boost PFC電路，并采用BCM進行了仿真和實驗驗證。

2 新型拓撲原理分析
2．1 主電路拓撲結(jié)構(gòu)
圖1示出所提出的新型無橋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，uin，VS1，VD3構(gòu)成L1的充電回路，uin，VD1，VD5，輸出濾波電容C3及負載R構(gòu)成L1的放電回路；當uin處于負半周時，uin，VS2，VD4構(gòu)成L2的充電回路，uin，VD2，VD6，C3及R構(gòu)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，避開了反向恢復問題，變換器中的開關(guān)管為零電流開通，并且功率MOSFET開通前的準諧振過程將有效減小其自身的容性開通損耗。以BCM控制為例，分析所提出的改進拓撲，其中VS1，VS2共用電流采樣電阻和驅(qū)動信號。電路工作的關(guān)鍵參量波形如圖2所示。