1. 電路概述

交錯并聯圖騰柱無橋PFC是一種高效的功率因數校正電路，通過交替控制開關管的導通與關閉，實現電感的充放電，以達到平滑輸入電流，提高功率因數的目的。電路的關鍵元件包括：

電感 (L1, L2): 儲存和釋放能量。

開關管 (Q1, Q2, Q3, Q4): 快速切換電流路徑。

續流管 (S1, S2): 慢速開關，用于提供電流的續流路徑。

濾波電容 (Co): 平滑輸出電壓。

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

正半軸工作模態

工作模態1：

電流從電源經過L1和Q1，經過負載，再通過Q4回到地，路徑為 電源 → L1 → Q1 → 負載 → Q4 → 地，從而對濾波電容Co充電。

電流從電源經過S2，流經L2進入地，路徑為 電源 → S2 → L2 → 地。

L2充能，電流呈上升趨勢。

電感L1中的能量通過Q1流向負載，電流從L1 → Q1 → 負載 → Q4 → 地。

由于L1釋放能量，電流呈下降趨勢。

L1釋放能量:

L2充能:

Co充電:

導通狀態: Q1, Q4, S2導通。

電流路徑:

工作模態2：

電流路徑為 電源 → L1 → Q1 → 負載 → Q3 → 地，從而對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。

電感L1中的能量通過Q1流向負載，電流路徑為 L1 → Q1 → 負載 → Q3 → 地。

電流呈下降趨勢。

L1釋放能量:

L2釋放能量:

Co充電:

導通狀態: Q1, Q3, S2導通。

電流路徑:

工作模態3：

電流路徑為 電源 → L1 → Q2 → 負載 → Q3 → 地，從而對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。

電流從電源經過S2和Q2，流經L1進入地，路徑為 電源 → S2 → Q2 → L1 → 地。

電流呈上升趨勢。

L1充能:

L2釋放能量:

Co充電:

導通狀態: Q2, Q3, S2導通。

電流路徑:

工作模態4：

電流路徑為 Co → 負載 → Q4 → 地，Co對負載放電。

電流從電源經過S2，流經L2進入地，路徑為 電源 → S2 → L2 → 地。

電流呈上升趨勢。

電流從電源經過S2和Q2，流經L1進入地，路徑為 電源 → S2 → Q2 → L1 → 地。

電流呈上升趨勢。

L1充能:

L2充能:

Co放電:

導通狀態: Q2, Q4, S2導通。

電流路徑:

負半軸工作模態

工作模態5：

電流路徑為 電源 → L1 → Q2 → 負載 → Q3 → 地，從而對Co充電。

電流從電源經過S1和Q3，流經L2進入地，路徑為 電源 → S1 → Q3 → L2 → 地。

電流呈上升趨勢。

電感L1中的能量通過Q2流向負載，電流路徑為 L1 → Q2 → 負載 → Q3 → 地。

電流呈下降趨勢。

L1釋放能量:

L2充能:

Co充電:

導通狀態: Q2, Q3, S1導通。

電流路徑:

工作模態6：

電流路徑為 電源 → L1 → Q2 → 負載 → Q4 → 地，從而對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。

電感L1中的能量通過Q2流向負載，電流路徑為 L1 → Q2 → 負載 → Q4 → 地。

電流呈下降趨勢。

L1釋放能量:

L2釋放能量:

Co充電:

導通狀態: Q2, Q4, S1導通。

電流路徑:

工作模態7：

電流路徑為 電源 → L1 → Q4 → 負載 → Q1 → 地，從而對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。

電流從電源經過S1和Q4，流經L1進入地，路徑為 電源 → S1 → Q4 → L1 → 地。

電流呈上升趨勢。

L1充能:

L2釋放能量:

Co充電:

導通狀態: Q1, Q4, S1導通。

電流路徑:

工作模態8：

電流路徑為 Co → 負載 → Q1 → 地，Co對負載放電。

電流從電源經過S1和Q3，流經L2進入地，路徑為 電源 → S1 → Q3 → L2 → 地。

電流呈上升趨勢。

電流從電源經過S1和Q3，流經L1進入地，路徑為 電源 → S1 → Q3 → L1 → 地。

電流呈上升趨勢。

L1充能:

L2充能:

Co放電:

導通狀態: Q1, Q3, S1導通。

電流路徑:

關鍵點說明

在開關管（MOSFET）關閉時，如果需要電流反向流動，電流會通過開關管的體二極管（寄生二極管）流動，提供一個低壓降的路徑。

續流管提供了電感能量釋放的路徑，使電流不會被突然截斷，從而避免電感電流的過大變化，保持電路的平滑運行。

電感的充電和放電取決于電流流向和開關狀態。在一個模態中，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。

濾波電容在每個模態中會平滑輸出電壓，提供穩定的直流電源。它的充放電狀態決定了能量是否被存儲或釋放給負載。

電流路徑中的體二極管:

續流管（S1, S2）的作用:

電感的充放電:

濾波電容（Co）的作用:

總結

通過這8種工作模態，交錯并聯圖騰柱無橋PFC電路能夠高效地進行功率因數校正。每個模態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換，從而保證電路的平滑運行和高效能量轉換。