1. 電路概述

交錯(cuò)并聯(lián)圖騰柱無橋PFC是一種高效的功率因數(shù)校正電路，通過交替控制開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)電感的充放電，以達(dá)到平滑輸入電流，提高功率因數(shù)的目的。電路的關(guān)鍵元件包括：

電感 (L1, L2): 儲(chǔ)存和釋放能量。

開關(guān)管 (Q1, Q2, Q3, Q4): 快速切換電流路徑。

續(xù)流管 (S1, S2): 慢速開關(guān)，用于提供電流的續(xù)流路徑。

濾波電容 (Co): 平滑輸出電壓。

下面我們將詳細(xì)分析該電路在正半軸和負(fù)半軸的8種工作模態(tài)，并解釋各模態(tài)下電流的具體路徑。

正半軸工作模態(tài)

工作模態(tài)1：

電流從電源經(jīng)過L1和Q1，經(jīng)過負(fù)載，再通過Q4回到地，路徑為 電源 → L1 → Q1 → 負(fù)載 → Q4 → 地，從而對(duì)濾波電容Co充電。

電流從電源經(jīng)過S2，流經(jīng)L2進(jìn)入地，路徑為 電源 → S2 → L2 → 地。

L2充能，電流呈上升趨勢(shì)。

電感L1中的能量通過Q1流向負(fù)載，電流從L1 → Q1 → 負(fù)載 → Q4 → 地。

由于L1釋放能量，電流呈下降趨勢(shì)。

L1釋放能量:

L2充能:

Co充電:

導(dǎo)通狀態(tài): Q1, Q4, S2導(dǎo)通。

電流路徑:

工作模態(tài)2：

電流路徑為 電源 → L1 → Q1 → 負(fù)載 → Q3 → 地，從而對(duì)Co充電。

電感L2中的能量通過S2流回電源，路徑為 L2 → S2 → 電源。

電流呈下降趨勢(shì)。

電感L1中的能量通過Q1流向負(fù)載，電流路徑為 L1 → Q1 → 負(fù)載 → Q3 → 地。

電流呈下降趨勢(shì)。

L1釋放能量:

L2釋放能量:

Co充電:

導(dǎo)通狀態(tài): Q1, Q3, S2導(dǎo)通。

電流路徑:

工作模態(tài)3：

電流路徑為 電源 → L1 → Q2 → 負(fù)載 → Q3 → 地，從而對(duì)Co充電。

電感L2中的能量通過S2流回電源，路徑為 L2 → S2 → 電源。

電流呈下降趨勢(shì)。

電流從電源經(jīng)過S2和Q2，流經(jīng)L1進(jìn)入地，路徑為 電源 → S2 → Q2 → L1 → 地。

電流呈上升趨勢(shì)。

L1充能:

L2釋放能量:

Co充電:

導(dǎo)通狀態(tài): Q2, Q3, S2導(dǎo)通。

電流路徑:

工作模態(tài)4：

電流路徑為 Co → 負(fù)載 → Q4 → 地，Co對(duì)負(fù)載放電。

電流從電源經(jīng)過S2，流經(jīng)L2進(jìn)入地，路徑為 電源 → S2 → L2 → 地。

電流呈上升趨勢(shì)。

電流從電源經(jīng)過S2和Q2，流經(jīng)L1進(jìn)入地，路徑為 電源 → S2 → Q2 → L1 → 地。

電流呈上升趨勢(shì)。

L1充能:

L2充能:

Co放電:

導(dǎo)通狀態(tài): Q2, Q4, S2導(dǎo)通。

電流路徑:

負(fù)半軸工作模態(tài)

工作模態(tài)5：

電流路徑為 電源 → L1 → Q2 → 負(fù)載 → Q3 → 地，從而對(duì)Co充電。

電流從電源經(jīng)過S1和Q3，流經(jīng)L2進(jìn)入地，路徑為 電源 → S1 → Q3 → L2 → 地。

電流呈上升趨勢(shì)。

電感L1中的能量通過Q2流向負(fù)載，電流路徑為 L1 → Q2 → 負(fù)載 → Q3 → 地。

電流呈下降趨勢(shì)。

L1釋放能量:

L2充能:

Co充電:

導(dǎo)通狀態(tài): Q2, Q3, S1導(dǎo)通。

電流路徑:

工作模態(tài)6：

電流路徑為 電源 → L1 → Q2 → 負(fù)載 → Q4 → 地，從而對(duì)Co充電。

電感L2中的能量通過S1流回電源，路徑為 L2 → S1 → 電源。

電流呈下降趨勢(shì)。

電感L1中的能量通過Q2流向負(fù)載，電流路徑為 L1 → Q2 → 負(fù)載 → Q4 → 地。

電流呈下降趨勢(shì)。

L1釋放能量:

L2釋放能量:

Co充電:

導(dǎo)通狀態(tài): Q2, Q4, S1導(dǎo)通。

電流路徑:

工作模態(tài)7：

電流路徑為 電源 → L1 → Q4 → 負(fù)載 → Q1 → 地，從而對(duì)Co充電。

電感L2中的能量通過S1流回電源，路徑為 L2 → S1 → 電源。

電流呈下降趨勢(shì)。

電流從電源經(jīng)過S1和Q4，流經(jīng)L1進(jìn)入地，路徑為 電源 → S1 → Q4 → L1 → 地。

電流呈上升趨勢(shì)。

L1充能:

L2釋放能量:

Co充電:

導(dǎo)通狀態(tài): Q1, Q4, S1導(dǎo)通。

電流路徑:

工作模態(tài)8：

電流路徑為 Co → 負(fù)載 → Q1 → 地，Co對(duì)負(fù)載放電。

電流從電源經(jīng)過S1和Q3，流經(jīng)L2進(jìn)入地，路徑為 電源 → S1 → Q3 → L2 → 地。

電流呈上升趨勢(shì)。

電流從電源經(jīng)過S1和Q3，流經(jīng)L1進(jìn)入地，路徑為 電源 → S1 → Q3 → L1 → 地。

電流呈上升趨勢(shì)。

L1充能:

L2充能:

Co放電:

導(dǎo)通狀態(tài): Q1, Q3, S1導(dǎo)通。

電流路徑:

關(guān)鍵點(diǎn)說明

在開關(guān)管（MOSFET）關(guān)閉時(shí)，如果需要電流反向流動(dòng)，電流會(huì)通過開關(guān)管的體二極管（寄生二極管）流動(dòng)，提供一個(gè)低壓降的路徑。

續(xù)流管提供了電感能量釋放的路徑，使電流不會(huì)被突然截?cái)啵瑥亩苊怆姼须娏鞯倪^大變化，保持電路的平滑運(yùn)行。

電感的充電和放電取決于電流流向和開關(guān)狀態(tài)。在一個(gè)模態(tài)中，如果電流方向支持能量流入電感，則電感充能；如果電流從電感流出，則電感放電。

濾波電容在每個(gè)模態(tài)中會(huì)平滑輸出電壓，提供穩(wěn)定的直流電源。它的充放電狀態(tài)決定了能量是否被存儲(chǔ)或釋放給負(fù)載。

電流路徑中的體二極管:

續(xù)流管（S1, S2）的作用:

電感的充放電:

濾波電容（Co）的作用:

總結(jié)

通過這8種工作模態(tài)，交錯(cuò)并聯(lián)圖騰柱無橋PFC電路能夠高效地進(jìn)行功率因數(shù)校正。每個(gè)模態(tài)下電感的充放電過程都能確保電流路徑的合理性和能量的有效轉(zhuǎn)換，從而保證電路的平滑運(yùn)行和高效能量轉(zhuǎn)換。