無橋PFC與傳統(tǒng)PFC相比的優(yōu)勢(shì)及解決方案

　　傳統(tǒng)有源PFC 中，交流輸入經(jīng)過EMI 濾波后會(huì)經(jīng)過二極管橋整流器，但在整流過程中存在功率耗散，其中既包括前端整流橋中兩個(gè)二極管導(dǎo)通壓降帶來的損耗，也包括升壓轉(zhuǎn)換器中功率開關(guān)管或續(xù)流二極管的導(dǎo)通損耗。據(jù)測(cè)算，在低壓市電應(yīng)用(@90 Vrms)中，二極管橋會(huì)浪費(fèi)大約2%的能效。有鑒于此，近年來業(yè)界提出了無橋PFC 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。實(shí)際上，如果去掉二極管整流橋，由此帶來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(fù)二極管組成。對(duì)于工頻交流輸入的正負(fù)半周期而言，這種無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(lán)色方框是PH1 為高電平、MOSFET 開關(guān)管M2 關(guān)閉時(shí)的開關(guān)單元，右邊的橙色方框是PH2 為高電平、MOSFET 開關(guān)管M1 關(guān)閉時(shí)的開關(guān)單元。當(dāng)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(dāng)于體二極管(body diode)，PH2 通過M2 接地;而當(dāng)PH1 為低電平、PH2 為高電平時(shí)，電路工作在負(fù)半周期，這時(shí)M1 相當(dāng)于體二極管，PH1 通過M1 接地。　　

圖：傳統(tǒng)的無橋PFC 結(jié)構(gòu)示意圖。

　　相對(duì)于傳統(tǒng)PFC段而言，這種無橋PFC節(jié)省了由二極管整流橋?qū)е碌膿p耗，但不工作MOSFET的體二極管傳遞線圈電流。最終，這種結(jié)構(gòu)消除了線路電流通道中一個(gè)二極管的壓降，提升了能效。但實(shí)際上，這種架構(gòu)也存在幾處不便，因?yàn)榻涣骶€路電壓不像傳統(tǒng)PFC那樣對(duì)地參考，而是相對(duì)于PFC段接地而浮動(dòng)，這就需要特定的PFC控制器來感測(cè)交流輸入電壓，而這種結(jié)構(gòu)中的簡(jiǎn)單電路并不能完成這項(xiàng)任務(wù)。這種架構(gòu)也不能方便地監(jiān)測(cè)線圈電流。此外，EMI濾波也是一個(gè)主要問題。

　　圖 4是Ivo Barbi 無橋升壓PFC 架構(gòu)的新穎解決方案，這種方案中沒有全橋，相反，PFC電路的地通過二極管D1 和D2 連接至交流線路，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(gòu)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(gòu)并不需要特定的PFC 控制器，具有增強(qiáng)的熱性能，且負(fù)相總是接地，解決了EMI 問題。