分析:传统BoostPFC和无桥PFC的工作原理及状态
0 2023-06-08

由于无桥PFC拓扑主要为提高效率(省掉了整流桥及其损耗),但相对传统Boost PFC,在成本(所用MOS管和快速二极管多一倍)、控制(相对复杂)和EMC方面(EMI和surge需要额外处理才能满足要求)不具优势,因此该电路适合于对效率要求较高的模块,对效率要求不高的仍推荐使用传统Boost PFC电路。


图2 基本无桥PFC电路原理图

如图2所示,为基本无桥PFC电路原理图,可以看成由两组对称的传统Boost电路组成,其分别由L1/Q1/D1(图2中绿色部分,这里称为支路1)和L2/Q2/D2(图2中蓝色部分,这里称为支路2)构成。由于去掉了整流桥,因此带极性的交流输入直接加到了Boost电路上,两组Boost电路在正负半周内分时工作(这里称为PWM工作态),同时在不处于PWM工作态时,其MOS管和电感需要为处于PWM工作态的电路提供电流回到电源的通路,这里称为续流态。具体工作过程分析如下:

在交流输入正半周内(即L电压和N电压关系是Vl>Vn),此时交流输入电流也为正,支路1的MOS管Q1处于PWM工作态,同时支路2的MOS管Q2续流,一直导通(可以通过MOS管,也可以通过其体二极管,取决于其控制方法);图3给出了在正半周内,Q1导通和关断时的电流流向,从图3可以看出,正半周Q1处于PWM工作状态,Q2一直续流实现了PFC功能。

在交流输入负半周,同理可以分析出相关工作状态。图4给出了在负半周内,Q2导通和关断时的电流流向,从图4可以看出,负半周Q2处于PWM工作状态,Q1一直续流实现了PFC功能。


图3 交流输入正时,Q1导通和关断时电流流向

图4 交流输入负时,Q2导通和关断时电流流向

通过分析传统Boost PFC和无桥PFC的工作原理及状态,我们可以得到表1所示差异。在器件使用个数上,无桥PFC省掉了一个整流桥,但MOS管和快速二极管需要多用一倍,在成本上处于明显劣势;同时通过导通和关断时的电流路径可以知道,无桥PFC用“1个体二极管或MOS管”的损耗代替了传统Boost PFC的“2个整流二极管”的损耗,可明显提高效率。

表1:传统Boost PFC和无桥PFC对比



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