全方位半無(wú)橋式/交錯(cuò)式PFC

　　將PFC預(yù)整流器交錯(cuò)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(cuò)式PFC預(yù)整流器內(nèi)兩個(gè)電感的總電感區(qū)域乘積（WaAcI），以及傳統(tǒng)PFC預(yù)整流器升壓電感的區(qū)域總乘積。從公式7與公式8可看出交錯(cuò)式的總區(qū)域乘積是傳統(tǒng)PFC升壓電感區(qū)域總乘積的一半。實(shí)際上，交錯(cuò)式PFC預(yù)整流器兩個(gè)電感的總升壓電感量會(huì)比傳統(tǒng)PFC升壓電感的電感量少32%。

　　　　半無(wú)橋/交錯(cuò)式拓?fù)涓魃脛賵?chǎng)

　　交錯(cuò)式及半無(wú)橋式PFC的效率表現(xiàn)均可圈可點(diǎn)。半無(wú)橋式PFC可減少系統(tǒng)中橋式整流器一半的耗損進(jìn)而提升效率，交錯(cuò)式PFC可分散電源而降低一半預(yù)整流器的傳導(dǎo)耗損。為評(píng)估使用交錯(cuò)式及半無(wú)橋式PFC所能實(shí)現(xiàn)的效率提升，筆者實(shí)際進(jìn)行了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，將300瓦的轉(zhuǎn)換模式（Transition Mode）交錯(cuò)式PFC預(yù)整流器系統(tǒng)修改成150瓦，并將之與150瓦半無(wú)橋式PFC預(yù)整流器和傳統(tǒng)單一升壓功率級(jí)150瓦轉(zhuǎn)換模式PFC預(yù)整流器一起比較，以了解三種預(yù)整流器拓?fù)鋸?0瓦負(fù)載升高到150瓦滿負(fù)載的效率變化。

　　為使具備恆定通導(dǎo)時(shí)間的交錯(cuò)式轉(zhuǎn)換模式PFC預(yù)整流器能在圖1所示的轉(zhuǎn)換模式半無(wú)橋式拓?fù)湎逻\(yùn)作，筆者額外設(shè)計(jì)了一套外部電路（圖3），讓交錯(cuò)式PFC預(yù)整流器的各個(gè)電感能在半無(wú)橋式拓?fù)渲羞_(dá)到零電流偵測(cè)（Zero Current Detection）。此電路可用于大多數(shù)單一升壓功率級(jí)的恆定通導(dǎo)時(shí)間轉(zhuǎn)換模式PFC控制器，進(jìn)而得以用于半無(wú)橋式轉(zhuǎn)換模式PFC預(yù)整流器。

　　圖3　將交錯(cuò)式拓?fù)滢D(zhuǎn)換為半無(wú)橋式轉(zhuǎn)換模式所需的額外電路

　　圖4即為此一實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。為了使比較的基礎(chǔ)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(qū)動(dòng)電路加以驅(qū)動(dòng)，因此場(chǎng)效電晶體在這三種拓?fù)涠寄苓_(dá)到相同的升高與降低時(shí)間。從圖4可看出，傳統(tǒng)及半無(wú)橋式PFC預(yù)整流器在輕負(fù)載時(shí)所發(fā)揮的效率高于交錯(cuò)式PFC預(yù)整流器，因?yàn)樵谳p負(fù)載下驅(qū)動(dòng)兩個(gè)場(chǎng)效電晶體時(shí)，其切換耗損相當(dāng)嚴(yán)重。關(guān)閉輕負(fù)載條件下的相位，可提升PFC預(yù)整流器的輕負(fù)載效率，進(jìn)而達(dá)到近似傳統(tǒng)預(yù)整流器的輕負(fù)載效率。

　　圖4　三種PFC預(yù)整流器效率比較

　　當(dāng)系統(tǒng)處于150瓦滿載狀態(tài)下時(shí)，由于傳導(dǎo)損耗相當(dāng)嚴(yán)重，因此傳統(tǒng)PFC預(yù)整流器的效率最低。半無(wú)橋式PFC預(yù)整流器的滿載效率略優(yōu)于傳統(tǒng)PFC預(yù)整流器，效率大約高出0.7%，但仍低于交錯(cuò)式PFC預(yù)整流器的1.3%，因此交錯(cuò)式PFC預(yù)整流器的滿載效率是最佳的。

　　高功率密度應(yīng)用宜採(cǎi)交錯(cuò)式PFC

　　根據(jù)筆者的評(píng)估與實(shí)驗(yàn)結(jié)果，半無(wú)橋式PFC預(yù)整流器確實(shí)比傳統(tǒng)單一升壓功率級(jí)PFC預(yù)整流器更有效率，然而，半無(wú)橋式PFC的電感總量比傳統(tǒng)PFC升壓電感至少高出1.4倍，因