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詳細解析五種PFC的開關管驅動方案

電子設計 ? 來源:互聯網 ? 作者:佚名 ? 2018-08-20 09:24 ? 次閱讀

什么是PFC
PFC(Power Factor Correction)-功率因數校正,功率因數,簡單的說就是有功功率和視在功率的比值,這里的視在功率被認為是總耗電量,功率因數用來衡量電力被有效的利用程度。功率因數越大,代表電力的有效利用率越高,而功率因數校正就是為了提高用電設備功率因數。
通過調理,使得電網電壓和電流同相,同時減少高次諧波從而提高電網的利用率。比如計算機的開關電源,是一種電容輸入型電路,由于電壓與電流的相位錯開,造成交流功率的損失,這時就需要PFC電路來提高功率因數。
常用的PFC電路有哪些?
1、boost PFC 電路
如圖1所示,在整流橋后使用一個boost橋進行功率因數校正以及電壓穩定。因為boost電路驅動簡單,可以采用TI的驅動芯片且驅動電流大,穩定性好,速度快,已廣泛應用于各種通信設備的電源模塊

9207_141032403.jpg

圖1
2、無橋PFC電路
圖2為常規的無橋boost PFC電路

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淺談五種PFC(功率因數校正)的開關管驅動方案
圖2 在交流電的正半周期,Q1為高頻開關管,Q2為低頻開關管

9207_141146184.jpg


但是,該電路的共模EMI性能較差,并未得到廣泛使用。
3、dual boost 無橋PFC電路
如圖3,該電路中肖特基二極管D3,D4作為低頻續流回路
淺談五種PFC(功率因數校正)的開關管驅動方案
圖3
該電路和常規型的boost PFC電路由于電路結構簡單,可以使用低邊驅動芯片進行驅動比如UCC27524等。
3、雙向開關型無橋PFC
如圖4所示,對于該電路,正半周期D1,D4導通,負半周期D2,D3導通,大大降低了共模EMI干擾。這種電路較以上兩種稍微復雜,驅動比較麻煩,因為Q1,Q2采用共源極接法,,一般使用TI隔離芯片進行驅動,比如使用UCC5310/UCC5320同時驅動兩根開關管,當然也可以使用兩路隔離的方法分別驅動兩顆開關管。
淺談五種PFC(功率因數校正)的開關管驅動方案
圖4
4、圖騰柱式無橋PFC
如圖5所示,相于dual-boost和雙向開關無橋PFC,省去了兩個二極管,開關管的管體二極管具有反向恢復特性會影響整機的效率,所以這個電路更多地用于CRM和DCM模式,或者使用GaN開關管工作于CCM模式,在驅動上可以采用TI高壓板橋驅動芯片或者TI隔離驅動芯片。
淺談五種PFC(功率因數校正)的開關管驅動方案
圖5 D1,D2走低頻信號,Q1,Q2為高頻開關管
總結
五種PFC電路,在功耗,成本,效率等方面各有優劣,同時我們發現在驅動上都采用了TI芯片,因為TI內部有豐富的MOSFETIGBT驅動芯片,包括低邊驅動,半橋驅動和隔離驅動等多種方式,廣泛用于PFC電路。

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