无桥PFC方案应用2
pfc电路应用场景
PFC电路的应用场景主要是在大功率电源中，用来提高产品的效率。
PFC电路的工作原理是由电感电容及电子元器件组成，体积小、通过专用IC去调整电流的波形，对电流电压间的相位差进行补偿。
PFC电路迫使交流线路电流追踪电压波形瞬时变化轨迹，并使电流和电压保持同相位，使系统呈纯电阻性技术（线路电流波形校正技术），这就是PFC（功率因数校正）。
在整流桥堆和滤波电容之间加一只电感（适当选取电感量），利用电感上电流不能突变的特性来平滑电容充电强脉冲的波动，改善供电线路电流波形的畸变，并且在电感上电压超前电流的特性也补偿滤波电容电流超前电压的特性，使功率因数、电磁兼容和电磁干扰得以改善。
传统的PFC封装形式是砖形模块，体积小，薄，安装方便。
这类模块也存在一定的不方便的地方，首先这类模块需要添加复杂的外围电路，起到滤波的作用等，这就需要使用的工程师具有一定的硬件电路基础，才能使用，另外测试和调试也比较复杂。
现在有一款新型的PFC模块，相对于传统的PFC模块对比而言，体积稍微较大，但是应用十分方便。
以下是PFC模块的几项优势：
1. 功能集成一体化：将多种功能集于一体，方便使用。
2. 无需外围电路：操作简单，节省了添加外围电路的时间和成本。
3. 强大的监控、告警功能：对输入电压、输出电压、环境温度、风扇转速等各参数进行监控及故障告警。
4. 易于使用：硬件工程师上电即可使用。
5. 适应性强：可以适应不同的电源需求，如AC-DC交流电转直流高压380Vdc输出。
以上信息仅供参考，如有需要，建议咨询专业技术人员。
无桥PFC变换器拓扑合成方案综述
无桥PFC变换器拓扑合成方案综述随着电力电子技术的快速发展和各行各业中的广泛应用，接入电网的电力电子开关电源设备是向电网注入谐波的主要来源，使得电力系统的谐波问题日益严重。
谐波的抑制已经引起了国内外专家的关注，并且国内外相关组织制定了限制电力系统谐波的相关标准。
欧美国家早已制定了电气设备产生谐波的最低标准。
抑制谐波有方法有内因和外因两种方案，内因是从源头上抑制谐波，比如通过改善拓扑电路结构和控制方法等原因进行抑制，外因是系统中已经有谐波了，通过在系统中并联滤波器（无源滤波器或者有源滤波器）来进行抑制。
本文分析的功率因素校正技术就是通过内因的方法来抑制谐波成分，改善电网品质因数。
功率因数校正技术是抑制谐波的内因之一。
已有大量的文献对PFC技术进行了相关研究。
对于全球工作电压范围(85V-265V)的PFC变换器，一般需要选取两级式结构，然而，传统前级PFC变换器在低压输入时效率较低。
无桥PFC变换器方案解决了这一问题，引起国内外专家和学者的广泛关注，然而，在此领域还未有系统性的综述文献。
本文是作者对国内外的相关文献进行了仔细研读，并对PFC技术进行了深入研究，对无桥PFC变换器拓扑的合成方案进行的综述，总结了三大类无桥PFC变换器拓扑的合成方案，比较了三种方案的优缺点，并指出了无桥PFC变换器在实际应用中的瓶颈。
最后，对无桥PFC变换器未来的发展提出了作者的观点。
1 无桥PFC变换器的发展现状在全球输入电压范围内，导致低压输入时PFC变换器的效率较低，为了解决这一问题，无桥PFC成为首选方案。
早在1983年，D. M. Mitchell.提出了Dual-Boost无桥PFC变换器方案，与传统桥式Boost PFC变换器相比，无桥方案利用开关代替桥臂二极管，减小了导通路径开关器件的损耗，从而提高了效率。
直到2002年，意法半导体公司首次将无桥PFC变换器方案应用到实际产品中，文献给出了电路的具体实现。
无桥PFC
(PFC)电路成为人们注意的焦点。
设计人员去掉了转换器输入端的常规桥式整流电路,可以减少开关损耗,进一步提高效率。
在这样的电路中,不存在由于导通损耗而降低效率的问题,且设计比较简单,需要的元件数量较少。
1没有使用桥式整流电路的电路2 OCC PFC控制电路3 常规电路和无桥式整流的电路的效率PFC电路有一些难点。
如图所示,电路的输入端没有二极管组成的桥式整流电路,而是在交流输入边有个升压电感器。
在这个电路中,输出和输入并无直接的连接,于是就存在输入电压的感测、电流的感测和电磁干扰噪音等问题。
特别是,由于升压电感器放在交流输入这边,因此很难感测作为输入的电网交流电压和电感器上的电流。
1所示的没有使用桥式电路的整流器的工作原理。
升压电感器分成两半,形成升压电路。
输出电路由个晶体管和个二极管组成。
在交流电网电压的每一个半周中,其中一个起有源开关的作用,而另一个就起二极管的简单作用。
在这对晶体管中,处于工作状态的那个晶体管,与一个二极管和输入电感器一起,组成升压转换器。
输入电流由升压转换器来控制,随着输入电压而变化。
(OCC)方法PFC电路,最常用的是平均电流控制和峰值电流控制,它们都是使用模拟乘法器的技术。
最近,设计人员开始探讨其他的技术,其中包括单周控制的方法,如图所示。
OCC控制方法就很有优势。
使用输出电压和电感器中的电流峰值来计算前后衔接的每个周期的占空比,所以,在使用方法时,需要的所有信息是从直流母线电压和电流那里得到的,不需要感测交流电网的电压,从而最大限度地提高了功率因数。
而且,占空比控制着升压电路输入和输出之间的关系,电感器中的电流峰值可以自动地跟随输入电压的波形,这样就实现了功率因数校正的功能。
由于所有必要的信息都是从电感器中的电流峰值和电压输出那里得到的,因此不需要感测输入电压。
(EMI)的特性一般与功率级的结构有关。
对于常规的,输出的地总是通过桥式整流器与输入电网相连,引起共模噪音的唯一寄生电容是晶体管的漏极与地之间的寄生电容。
5种无桥PFC
这里有六种无桥PFC,分别是:标准无桥PFC这种PFC在正负半周的时候, 两个管子一个续流一个充当高频开关这种拓扑的优点是使用功率元件比较少, 两个管子可以一起驱动, 这简化了驱动电路的设计, 同时让直接使用传统APFC的控制芯片成为可能.但它同时存在几个问题, 电流流向复杂而且不共地, 电流采样困难, 有较大的共模干扰因此输入滤波器要仔细设计针对头一个问题, ST公司和IR公司的一些应用文档中已经比较详细的介绍了两种比较可行的采用互感器的方法双Boost无桥PFC这种拓扑由标准无桥PFC改良而来, 增加了D3和D4作为低频电流的回路, S1和S2只作为高频开关而不参与低频续流同标准无桥PFC, S1和S2能同时驱动, 而在两个低频二极管D3和D4之后插入取样电阻又可以像普通PFC简单地传感电流同时这种拓扑具有更低的工模电流但是这种拓扑必须使用两个电感, 电流流向有不确定性, 低频二极管和mos的体二极管可能同时导通, 增加了不稳定因素双向开关无桥PFCS1和S2组成了双向开关, 他们可以同时驱动, 采用电流互感器可以很容易的检测电流, D1和D3为超快恢复二极管, D2和D4可以采用低频二极管缺点在于整个电路的电势相对于大地都在剧烈变化, 会产生比标准无桥PFC更严重的EMC问题, 输出电压无法直接采样, 需要隔离采样(使用光耦, 但是会增加复杂度)图腾柱PFC由标准无桥PFC演化而来, 但是原理稍微改变D1和D2为低频二极管, S1和S2的体二极管提供高频整流开关作用这种电路具有较低的EMI, 使用元件较少, 设计可以很紧凑但是S1和S2需要使用不同的驱动信号, 工频周期不同信号也不一样, 增加了控制的复杂性, S2不容易驱动(可以尝试IR2110等自举驱动芯片)S1和S2如果采用mos, mos的体二极管恢复较慢(通常数百ns)会产生较大的电流倒灌脉冲, 引起很大的损耗, 足以抵消无桥低损耗的优势S1和S2如果采用IGBT, 虽然其体二极管的性能没问题, 但是其导通压降比较大, 也会产生很高的损耗, 尤其是在低电压输入的情况下现在有一些国外公司在研制GaN和SiC高性能开关管, 开关速度极快, 没有体二极管反向恢复问题, 这些技术尚在研发中, 现在是在市场上见不到这些产品的. 如果未来这些高性能器件能大规模普及,图腾柱PFC将有机会成为最流行最高效的PFC拓扑假图腾柱PFC在图腾柱PFC基础上演化而来D2和D4代替了原来S1和S2内部的体二极管的续流作用控制方式和图腾柱PFC完全相同这种拓扑需要两个电感, 利用率不高, 体积较大, S2极难驱动这种拓扑只能算在高性能开关器件诞生前的一种这种方案介绍了这六种PFC, 每一时刻电流只通过两个功率开关器件, 比传统PFC的三个少, 在不使用软开关和交错技术的情况下, 理论上这些拓扑的损耗几乎相差无几, 都比传统PFC高剩下的主要就从EMC和易于实现的角度考虑了。
无桥pfc恒流工作
无桥pfc恒流工作
PFC（功率因数校正）是一种用于改善电气设备的功率因数的技术。
无桥PFC（无桥整流功率因数校正）是一种特定的PFC技术，
它通过使用无桥整流电路来实现功率因数校正。
无桥PFC通常应用
于交流-直流变换器中，以提高系统的功率因数和效率。
无桥PFC工作的原理是利用电容器和电感器来调整电流和电压
的相位，以使电路中的功率因数接近1。
这样可以减少电网对于设
备的负载，减少能耗浪费，并且有助于减少对电网的干扰。
在无桥PFC中，电流的控制是通过调整开关管的导通角度来实
现的。
通过精确控制开关管的导通时间，可以实现对电流波形的调整，从而实现功率因数校正。
无桥PFC技术的优点包括提高系统的功率因数，减少谐波干扰，提高电网利用率，降低能耗成本，延长设备寿命等。
然而，无桥
PFC技术也面临着成本较高、设计复杂、对元器件要求高等挑战。
总的来说，无桥PFC技术是一种重要的功率因数校正技术，通
过调整电流和电压的相位来改善电气设备的功率因数，从而提高系
统的效率和稳定性。
通过合理的设计和应用，可以实现节能减排、提高设备性能的目的。
无桥PFC方案原理及实例实用
无桥PFC电路原理及应用实例PFC + LLC 原理图 效率99.4% Totem-pole PFC, bridgeless PFC Totem pole PFC, Totem pole boostTPH3006PS TPH3206PS TPH3002PS TPH3202PS TPH3205WS TPH3206LD TPH3202LD产品的应用：氮化镓的无桥PFC /Totem Pole PFC用FET代替整流桥同时实现高效PFC功能• • 传统用的无桥需要2MOSFET，2电感，2碳 化硅二极管（D1,D2)才能实现高效率 采用氮化镓的图腾无桥PFC只要一个电 感，2个氮化镓MOS,另D1,D2可以用二极 管也可以从等同内阻的硅MOSFET以实现 更高效率 就现阶段氮化镓无桥的方案已比传统的 低了（传统的会用上两个高碳货硅二极 管及多用一个电感） 同时因氮化镓适合高频。
采用氮化镓高 频化的无桥PFC后，体积大大变小，综合 成本更有优势/效率依然很高传统Dual‐boost无桥PFCPFC••氮化镓的图腾无桥 PFC此设计是利用氮化镓体内二 极管超低的反向恢复特性来 实现高效低成本。
产品的应用：氮化镓的无桥PFC图腾PFC是一种最高效的无桥PFC，周边器件少。
将高频开关的Q1,Q2换成氮化镓FET以实现高效的 CCM操作 1000W的氮化镓无桥PFC 效率达99.2%以 上230V:400V boost Totem pole Totem pole with EMI filter and current sense50kHz 100kHz 150kHz 200kHz 250kHz99.16% 99.03%99.1% 98.97% 98.84% 98.7% 98.57%98.9% 98.77% 98.64% 98.5% 98.37%频率越高体积越小采用氮化镓实现全电源97.5%效率（AC‐DC 1000W)将Transphorm公司的无 桥PFC板及LLC的演示板 整合起来就得到97.5%以 上效率的电源Eff. (%)POUT (W) 采用氮公镓方案的1000W 无桥 PFC电源的效率 99.2%采用氮化镓的LLC电源效率 1000W 98.8%2.4kW Totem Pole PFC using Tranphorm’s TPH3205WS(63mΩ) in TO247Cost-effective 5mΩ resistor for current sensing and control 100KHz switching frequency, with peak eff of 98.8% at high line inputEfficiency at low‐line input99.5 99 98.5 98Efficiency(%)eff PlossEfficiency at high‐line input200 180 160 140Efficiency(%)99.5 99 98.5 98 97.5 97 96.5 96 95.5 95 94.5 0 500 1000 1500 Output Power (W) 2000Ploss200 180 160 140effLoss(W)97 96.5 96 95.5 95 94.5 0 200100 80 60 40 20 0 400 600 800 1000 1200 1400 Output Power (W)100 80 60 40 20 0 2500Loss(W)97.5120120Preliminary EMI results (low line, 600W)Still working on EMI improvement on HF range。
无源PFC原理分析以及应用
无源PFC原理分析以及应用一、无源PFC的原理分析1.功率因数的定义和重要性功率因数是指实际功率和视在功率之比，即PF=P/S，其中P表示实际功率，S表示视在功率。
功率因数的取值范围为0到1之间，数值越接近1则表示电源的效率越高。
在实际的交流电路中，由于电感、电容等元件的存在，电流和电压之间存在一定的位相差，使得功率因数小于1、功率因数小的电路会导致电网负荷加重，造成能源浪费，并对电网稳定性产生不利影响。
2.无源PFC的工作原理在交流电源接入无源PFC电路后，电感元件使得输入电压和电流之间产生一个时间延迟，从而将电流的波形与电压的波形对齐，实现功率因数校正。
二极管用于整流电流，电容元件用于储存能量。
通过适当选择电感元件的大小和电容元件的容值，可以实现功率因数的提高，并降低电流谐波含量。
此外，无源PFC还可以通过合理设计电路拓扑，充分利用电感和电容之间的电流、电压关系，提高电路的效率。
3.无源PFC的特点（1）提高功率因数：通过无源元件的作用，使输入电流和输入电压同相位，从而达到提高功率因数的目的。
（2）降低谐波含量：通过无源元件产生的电感电流和电容电流，可以滤除输入电流中的谐波成分，从而降低电流谐波含量，减少对电网的污染。
（3）增加电路的稳定性：无源PFC可以降低电源端的脉动电流和脉动电压，提高电源的稳定性，减少对负载的干扰。
二、无源PFC的应用1.家用电器领域2.工业电力供应领域在工业电力供应领域，无源PFC被广泛应用于电力电子设备中。
无源PFC可以降低工业电力设备的功耗，提高效率，并减少对电网的影响，从而降低电费和能源消耗。
3.新能源领域在新能源领域，无源PFC也有着重要的应用。
以太阳能发电系统为例，太阳能板产生的直流电需要通过逆变器转换为交流电才能供应给家庭和工业用电。
无源PFC可以用于逆变器的输入端，提高太阳能发电系统的功率因数，减少能源损耗，提高系统效率。
总结起来，无源PFC作为一种电源补偿技术，在改善功率因数、降低电流谐波、提高系统效率等方面具有重要应用价值。
无源PFC原理分析以及应用
功率因数校正(英文缩写是PFC)是目前比较流行的一个专业术语。
PFC 是在20世纪80年代发展起来的一项新技术，其背景源于离线开关电源的迅速发展和荧光灯交流电子镇流器的广泛应用。
PFC 电路的作用不仅仅是提高线路或系统的功率因数，更重要的是可以解决电磁干扰(EMI)和电磁兼容(EMC)问题。
线路功率因数降低的原因及危害 导致功率因数降低的原因有两个，一个是线路电压与电流之间的相位角中，另一个是电流或电压的波形失真。
前一个原因人们是比较熟悉的。
而后者在电工学等书籍中却从未涉及。
功率因数(PF)定义为有功功率(P)与视在功率(S)之比值，即PF=P/S 。
对于线路电压和电流均为正弦波波形并且二者相位角Φ时，功率因数PF 即为COS Φ。
由于很多家用电器(如排风扇、抽油烟机等)和电气设备是既有电阻又有电抗的阻抗负载，所以才会存在着电压与电流之间的相位角Φ。
这类电感性负载的功率因数都较低(一般为0.5-0.6)，说明交流(AC)电源设备的额定容量不能充分利用，输出大量的无功功率，致使输电效率降低。
为提高负载功率因数，往往采取补偿措施。
最简单的方法是在电感性负载两端并联电容器，这种方法称为并联补偿。
PFC 方案完全不同于传统的“功率因数补偿”，它是针对非正弦电流波形而采取的提高线路功率因数、迫使AC 线路电流追踪电压波形的瞬时变化轨迹，并使电流与电压保持同相位，使系统呈纯电阻性的技术措施。
长期以来，像开关型电源和电子镇流器等产品，都是采用桥式整流和大容量电容滤波电路来实现AC-DC 转换的。
由于滤波电容的充、放电作用，在其两端的直流电压出现略呈锯齿波的纹波。
滤波电容上电压的最小值远非为零，与其最大值(纹波峰值)相差并不多。
根据桥式整流二极管的单向导电性，只有在AC 线路电压瞬时值高于滤波电容上的电压时，整流二极管才会因正向偏置而导通，而当AC 输入电压瞬时值低于滤波电容上的电压时，整流二极管因反向偏置而截止。
无桥BoostPFC电路的主要参数设计
计 算 值 ， 无 桥 Boost PFC 电 路 中 的 功 率 管 选 用
2SK2996，续流二极管选用 DSE18-06A，输入端接入
电压 Vin=85V~265V，电源频率 f=50Hz 的交流电压， 同 时 负 载 最 大 输 出 功 率 Po=400W, 输 出 电 压 Vo= 400V，开关频率 fsw 设置为 100KHz。 用于 AC/DC 功 率因数校正电路的 IR1150S 系列产品采用了图 2 所 示的单周期控制技术， 其控制电路的核心集成在 IR1150S 内。 以输入电压为 110V 做测试实验，实验 数据见表 2， 输出功率与功率因数和效率之间关系 曲线如图 3。
[收稿日期]2008- 10- 08 [作者简介]陈元招（ 1977- ） ，女，福建永定人，讲师，主要从事电力电子技术教学及其应用研究。
111
图 1 无桥 Boost PFC 电路图
一时刻只有两个半导体器件导通， 比传统带整流桥 的 PFC 电路少导通一个二极管，因此降低了导通损 耗，效率得到提高。 1.2 IR1150S 芯片的控制原理
保 护 端 ， 其 过 电 压 保 护 门 限 电 压 为 1.055VREF = 7.385V，从输出端采样的电 压 不 超 过 其 值 ，当 Boost
PFC 电 路 输 出 电 压 超 过 430V 时 ， 反 馈 到 OVP/EN
的电压就会超过 7.385V 的阈值电压，器件则进入过
电压保护模式[8]，即
(4)
k= Vo-Vi（pk） min = 400-120.21 =0.699
(5)
Vo
400
在（5）式中 Vo=400V，为 PFC 电路的输出电压。
L= Vi（pk） min×K fswΔIL
无桥PFC电路说明
氮化镓 (GaN)技术由于其出色得开关特性与不断提升得品质,近期逐渐得到了电力转换应用得青睐。
具有低寄生电容与零反向恢复得安全GaN可实现更高得开关频率与效率,从而为全新应用与拓扑选项打开了大门。
连续传导模式(CCM)图腾柱PFC就就是一个得益于GaN优点得拓扑。
与通常使用得双升压无桥PFC拓扑相比,CCM图腾柱无桥PFC能够使半导体开关与升压电感器得数量减半,同时又能将峰值效率推升到95%以上。
本文分析了AC交叉区域内出现电流尖峰得根本原因,并给出了相应得解决方案。
一个750W图腾柱PFC原型机被构造成具有集成栅极驱动器得安全GaN,并且展示出性能方面得提升。
关键字—GaN;PFC;图腾柱;数字控制I、简介当按下智能手机上得一个按钮时,这个手机会触发一个巨大得通信网络,并且连接到数千英里之外得数据中心。
承载通信数据时得功耗就是不可见得,而又大大超过了人们得想象。
世界信息通信技术 (ICT) 生态系统得总体功耗正在接近全球发电量得10% [1]。
单单一个数据中心,比如说位于北卡罗来纳州得脸谱公司得数据中心,耗电量即达到40MW。
另外还有两个位于美国内华达州与中国重庆得200MW数据中心正在建设当中。
随着数据存储与通信网络得快速增长,持续运行电力系统得效率变得越来越重要。
现在比以前任何时候都需要对效率进行空前得改进与提升。
bYomY。
几乎所有ICT生态系统得能耗都转换自AC。
AC输入首先被整流,然后被升压至一个预稳压电平。
下游得DC/DC 转换器将电压转换为一个隔离式48V或24V电压,作为电信无线系统得电源,以及存储器与处理器得内核电压。
随着MOSFET技术得兴起与发展,电力转换效率在过去三十年间得到大幅提升。
自2007年生效以来,Energy Star(能源之星)80 PLUS效率评价技术规范 [2] 将针对AC/DC整流器得效率等级从黄金级增加到更高得白金级,并且不断提高到钛金级。
然而,由于MOSFET得性能限制,以及与钛金级效率要求有关得重大设计挑战,效率得改进与提升正在变慢。
图腾柱无桥PFC的同步整流优化控制
图腾柱无桥PFC的同步整流优化控制图腾柱无桥PFC是一种应用于交流至直流转换的电源电路。
它可以通过对输入电源进行整流和滤波，实现对直流负载的稳定供电。
为了提高其性能和效率，同步整流优化控制是一种常用的技术手段。
一、图腾柱无桥PFC的工作原理图腾柱无桥PFC（Power factor correction）的工作原理基于功率半桥拓扑。
它包括两个并联的开关管，一个为主开关管，另一个为主和辅助开关管。
整个电路可以分为四个时期进行分析：换挡、充电、放电和关断。
在换挡时期，主开关管关闭，辅助开关管导通，此时电感储能。
在充电时期，主开关管导通，辅助开关管关闭，电感释放能量并加上电容储能。
在放电时期，主开关管关闭，辅助开关管导通，电容通过二极管向负载放电。
在关断时期，主开关管关闭，辅助开关管导通，负载通过二极管继续供电。
二、同步整流的优化控制同步整流优化控制是对图腾柱无桥PFC进行改进的一种技术手段。
它利用同步整流器替代二极管，实现对电流的精确控制，从而改善功率因数和效率。
同步整流器通过与主开关管控制信号同步，实现与输入电压的同步开关。
在充电时期，同步整流器导通，通过减小导通电阻，使电感放电功率减小，从而提高系统效率；在放电时期，同步整流器关闭，避免产生额外的功率损耗。
通过这种方式，同步整流优化控制在减小功率损耗的同时，提高了整个系统的性能。
三、优化控制策略为了进一步优化图腾柱无桥PFC的性能，可以采用适当的控制策略。
常见的控制策略包括模式转换、频率调制和电流控制。
模式转换控制可以根据输入电压水平和负载变化情况，实时地选择运行模式，以达到最佳的能量传输效果。
频率调制控制可以通过调整开关频率，使整个系统在不同工况下的效率得到最大化。
电流控制是同步整流优化控制中的重要环节。
通过精确测量电流，并与参考电流进行比较，可以实现对开关管的精确控制。
常用的电流控制方式有电流曲线控制、电流负反馈控制等。
四、优化控制的应用和前景图腾柱无桥PFC的同步整流优化控制在许多领域都有广泛的应用。
无桥pfc电路磁芯磁化曲线
主题：无桥PFC电路磁芯磁化曲线1. 磁芯磁化曲线的定义和意义2. 无桥PFC电路的工作原理和应用3. 无桥PFC电路中磁芯的作用及影响4. 磁芯磁化曲线对无桥PFC电路性能的影响分析5. 无桥PFC电路磁芯磁化曲线的改进与优化现代电子设备日益普及，对于电源的效率和稳定性要求也越来越高。
在电源因素校正（PFC）技术中，无桥PFC电路作为一种高效、高性能的电源修正技术，受到了广泛的关注。
磁芯作为无桥PFC电路中的重要元件，其磁化曲线对电路性能有着重要影响。
本文将对无桥PFC 电路磁芯磁化曲线进行深入探讨，分析其影响因素，并对其进行改进与优化的探讨。
1. 磁芯磁化曲线的定义和意义磁芯的磁化曲线是指在一定的磁场强度作用下，磁感应强度（磁通量密度）与磁场强度之间的关系曲线。
该曲线可以反映材料在不同磁场作用下的磁性能，是衡量磁性能的重要指标。
在无桥PFC电路中，磁芯承担着储能、传导磁能和提供电感等重要作用。
磁芯的磁化曲线对无桥PFC电路的工作性能和效率有着重要的影响。
2. 无桥PFC电路的工作原理和应用无桥PFC电路是一种用于提高交流-直流转换器功率因素的电路拓扑结构。
其工作原理是通过控制输入电流和输出电压之间的相位关系，来实现有效地校正输入电流的相位，使得电流与电压同相位，从而提高功率因数。
无桥PFC电路被广泛应用于诸如电源适配器、UPS电源、电动车充电器等领域，尤其在电子产品中得到了广泛应用。
3. 无桥PFC电路中磁芯的作用及影响在无桥PFC电路中，磁芯作为电感元件的核心部分，承担着存储能量、传导磁能和提供电感等重要作用。
磁芯的材料、结构和工作状态都会对无桥PFC电路的性能产生影响。
在电感元件中，磁芯的厚度、材料的选择、匝数等因素都会影响电感元件的性能，进而影响到无桥PFC电路的整体性能。
磁芯的磁化曲线特性更是直接影响到电感元件在工作时的稳定性和效率。
4. 磁芯磁化曲线对无桥PFC电路性能的影响分析根据磁芯磁化曲线的理论分析，我们可以得出以下结论：磁芯的饱和磁感应强度直接影响了电感元件的性能。
无桥PFC与传统PFC相比的优势及解决方案
无桥PFC与传统PFC相比的优势及解决方案传统有源PFC 中，交流输入经过EMI 滤波后会经过二极管桥整流器，但在整流过程中存在功率耗散，其中既包括前端整流桥中两个二极管导通压降带来的损耗，也包括升压转换器中功率开关管或续流二极管的导通损耗。
据测算，在低压市电应用(@90 Vrms)中，二极管桥会浪费大约2%的能效。
有鉴于此，近年来业界提出了无桥PFC 拓扑结构。
实际上，如果去掉二极管整流桥，由此带来的能效提升效果很明显。
这种PFC 电路采用1 只电感、两只功率MOSFET 和两只快恢复二极管组成。
对于工频交流输入的正负半周期而言，这种无桥升压电路可以等效为两个电源电压相反的升压电路的组合。
其中左边的蓝色方框是PH1 为高电平、MOSFET 开关管M2 关闭时的开关单元，右边的橙色方框是PH2 为高电平、MOSFET 开关管M1 关闭时的开关单元。
当PH1 为高电平、PH2 为低电平时，电路工作在正半周期，这时M2 相当于体二极管(body diode)，PH2 通过M2 接地;而当PH1 为低电平、PH2 为高电平时，电路工作在负半周期，这时M1 相当于体二极管，PH1 通过M1 接地。
图：传统的无桥PFC 结构示意图。
相对于传统PFC 段而言，这种无桥PFC 节省了由二极管整流桥导致的损耗，但不工作MOSFET 的体二极管传递线圈电流。
最终，这种结构消除了线路电流通道中一个二极管的压降，提升了能效。
但实际上，这种架构也存在几处不便，因为交流线路电压不像传统PFC 那样对地参考，而是相对于PFC段接地而浮动，这就需要特定的PFC 控制器来感测交流输入电压，而这种结构中的简单电路并不能完成这项任务。
这种架构也不能方便地监测线圈电流。
此外，EMI 滤波也是一个主要问题。
基于OCC的无桥PFC设计应用
基于One Cycle控制技术的无整流桥PFC设计应用常见的用于整流桥输人方式的升压PFC电路承受了很高的传导损耗，用无整流桥的升压技术能够取得更高的效率，这种新电路包含了电压检测、电流检测。
结果表明，这种电路能够对效率和EMI有很大改善。
－、简介由于单开关的CCM 方式PFC结构简单，EMI滤波器外形小巧而被广泛应用。
此电路在小功率范围内有较低的效率，因为它有很高的导通抿耗和开关损耗。
随着结型MOSFET和肖特基二极管的不断发展，PFC电路的开关损耗已经有显著的减小。
同时，该电路也存在整流桥的正向压降带来的高导通损耗，特别是在低电压输入时。
为了减小整流桥的导通损耗，使不同的电路拓扑都相应得到发展。
根据这些拓扑，无整流桥的升压技术不需要宽范围的开关，它展现出结构简单和很高的性能。
这种无整流桥的PFC电路，输人端没有整流桥，因雨有很低的导通损耗。
尽管此电路结构筒单，但升压电感的位置在AC的一侧，导致很难检测AC边的线电压和电感电流。
与此同时，由于AC边电感结构造成对应线路输入而言的输出浮动，此电路伴有很高的共模噪声。
与平均电流型控制相比， One Cycle控制技术展示出很多优点，它不需要乘法器夕不霭要输人电压检测，也不需要电感电流检测。
因此，One Cycle控制的无整流桥PFC电路是非常有吸引力的。
在此文中，One Cycle控制技术是在无整流桥 PFC电路的应用。
关于电压检测和电流检测在无整流桥PFC fifig One Cycle 控制技术中得以解决，具有很高的效率和很好的功率因数校正功能，同时，对EMI也有很好的控制。
二、无整流桥的PFC电路无整流桥PFC 电路如图1所示，在AC边设置相互分离的升压电感组成一种升压结构。
无整流桥PFC等效电路如图2 所示。
对于此半周期，MOSFET VI和升压二极管VD1再加上升电感一起构成了一个升压DC／DC变换器。
同时，MOSFET 相当于一个普通的二极管来工作。
无桥PFC方案原理及实例实用
0 2500
Preliminary EMI results (low line, 600W)
Still working on EMI improvement on HF range
产品的应用：氮化镓的无桥PFC
图腾PFC是一种最高效的无桥PFC，周边器件少。
将高频开关的Q1,Q2换成氮化镓FET以实现高效的 CCM操作
1000W的氮化镓无桥PFC 效率达99.2%以 上
50kHz 100kHz 150kHz 200kHz 250kHz
230V:400V boost
99.16% 99.03%
传统Dual‐boost无桥PFCPFC
• 就现阶段氮化镓无桥的方案已比传统的 低了（传统的会用上两个高碳货硅二极 管及多用一个电感）
• 同时因氮化镓适合高频。采用氮化镓高 频化的无桥PFC后，体积大大变小，综合
成本更有优势/效率依然很高
氮化镓的图腾无桥 PFC
此设计是利用氮化镓体内二 极管超低的反向恢复特性来 实现高效低成本。
Totem pole
99.1% 98.97% 98.84% 98.7% 98.57%
Totem pole with EMI filter and current sense
98.9% 98.77% 98.64% 98.5% 98.37%
频率越高体积越小
采用氮化镓实现全电源97.5%效率（AC‐DC 1000W)
Efficiency(%) Loss(W)
Efficiency at low‐line input
99.5
200
99
180
98.5
eff
160
98
Ploss
140
无桥PFC方案应用2
无桥PFC方案，99%以上效率PFC + LLC 原理图 效率99.4% Totem-pole PFC, bridgeless PFC Totem pole PFC, Totem pole boost1000W 无桥PFC方案 2400W 无桥PFC方案TPH3006PS TPH3206PS TPH3002PS TPH3202PS TPH3205WS TPH3206LD TPH3202LDPFC的演变史1， 传统的，整流流桥+单极PFC功率不能太大。
受限于整流桥的VF及MOSFET的开关损耗。
低效AC2，传统的大功率方案。
采用交错式PFC，AC采用两个电感，两个MOSFET，体积加大，功率提升但效率不高。
3，采用无桥PFC，但使用的是硅MOSFET，双电感。
由于硅MOSFET体内寄生二极管太慢Trr及MOSFET的开关损耗较大Qgd 有关。
同时必须采用碳化硅二极管（价高） 双电感，体积依然大，硅MOSFET工作在高频损耗太大。
4，采用氮化镓MOSFET，无桥，只需一个电感。
利用氮化镓体内无二极管但有二极管特性特点，及氮化镓低低的开关损 耗特性。
很容易实现大功率的无桥PFC，只需一个电感，同时无需用碳 化硅二极管。
成本/体积上大大优化。
硅无桥PFC与氮化镓无桥PFC的区别• • 传统用的无桥需要2MOSFET，2电感，2碳化硅 二极管（D1,D2)才能实现高效率 采用氮化镓的图腾无桥PFC只要一个电感，2个 氮化镓MOS,另D1,D2可以用二极管也可以从等 同内阻的硅MOSFET以实现更高效率 就现阶段氮化镓无桥的方案已比传统的低了 （传统的会用上两个高碳货硅二极管及多用一 个电感） 同时因氮化镓适合高频。
采用氮化镓高频化的 无桥PFC后，体积大大变小，综合成本更有优 势/效率依然很高•传统Dual‐boost无桥PFCPFC•此设计是利用氮化镓体内二极管超低的 反向恢复特性来实现高效低成本。
氮化镓的图腾无桥 PFC高效无桥PFC原理图 效率99.4%产品的应用：氮化镓的无桥PFC图腾PFC是一种最高效的无桥PFC，周边器件少。
5种无桥PFC
这里有六种无桥PFC, 分别是:标准无桥PFC这种PFC在正负半周的时候, 两个管子一个续流一个充当高频开关这种拓扑的优点是使用功率元件比较少，两个管子可以一起驱动，这简化了驱动电路的设计，同时让直接使用传统APFC的控制芯片成为可能。
但它同时存在几个问题，电流流向复杂而且不共地，电流采样困难, 有较大的共模干扰因此输入滤波器要仔细设计针对头一个问题, ST公司和IR公司的一些应用文档中已经比较详细的介绍了两种比较可行的采用互感器的方法双Boost无桥PFC这种拓扑由标准无桥PFC改良而来, 增加了D3和D4作为低频电流的回路，S1和S2只作为高频开关而不参与低频续流同标准无桥PFC, S1和S2能同时驱动，而在两个低频二极管D3和D4之后插入取样电阻又可以像普通PFC简单地传感电流同时这种拓扑具有更低的工模电流但是这种拓扑必须使用两个电感，电流流向有不确定性，低频二极管和mos 的体二极管可能同时导通，增加了不稳定因素双向开关无桥PFCS1和S2组成了双向开关, 他们可以同时驱动, 采用电流互感器可以很容易的检测电流, D1和D3为超快恢复二极管, D2和D4可以采用低频二极管缺点在于整个电路的电势相对于大地都在剧烈变化, 会产生比标准无桥PFC更严重的EMC问题，输出电压无法直接采样，需要隔离采样(使用光耦, 但是会增加复杂度）图腾柱PFC由标准无桥PFC演化而来, 但是原理稍微改变D1和D2为低频二极管, S1和S2的体二极管提供高频整流开关作用这种电路具有较低的EMI, 使用元件较少，设计可以很紧凑但是S1和S2需要使用不同的驱动信号, 工频周期不同信号也不一样，增加了控制的复杂性, S2不容易驱动（可以尝试IR2110等自举驱动芯片)S1和S2如果采用mos，mos的体二极管恢复较慢(通常数百ns)会产生较大的电流倒灌脉冲, 引起很大的损耗，足以抵消无桥低损耗的优势S1和S2如果采用IGBT, 虽然其体二极管的性能没问题, 但是其导通压降比较大，也会产生很高的损耗，尤其是在低电压输入的情况下现在有一些国外公司在研制GaN和SiC高性能开关管, 开关速度极快, 没有体二极管反向恢复问题, 这些技术尚在研发中, 现在是在市场上见不到这些产品的。
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无桥PFC方案，99%以上效率
PFC + LLC 原理图 效率99.4% Totem-pole PFC, bridgeless PFC Totem pole PFC, Totem pole boost
1000W 无桥PFC方案 2400W 无桥PFC方案
TPH3006PS TPH3206PS TPH3002PS TPH3202PS TPH3205WS TPH3206LD TPH3202LD
PFC的演变史
1， 传统的，整流流桥+单极PFC
功率不能太大。
受限于整流桥的VF及MOSFET的开关损耗。
低效
AC
2，传统的大功率方案。
采用交错式PFC，
AC
采用两个电感，两个MOSFET，体积加大，功率提升但效率不高。
3，采用无桥PFC，但使用的是硅MOSFET，双电感。
由于硅MOSFET体内寄生二极管太慢Trr及MOSFET的开关损耗较大Qgd 有关。
同时必须采用碳化硅二极管（价高） 双电感，体积依然大，硅MOSFET工作在高频损耗太大。
4，采用氮化镓MOSFET，无桥，只需一个电感。
利用氮化镓体内无二极管但有二极管特性特点，及氮化镓低低的开关损 耗特性。
很容易实现大功率的无桥PFC，只需一个电感，同时无需用碳 化硅二极管。
成本/体积上大大优化。
硅无桥PFC与氮化镓无桥PFC的区别
• • 传统用的无桥需要2MOSFET，2电感，2碳化硅 二极管（D1,D2)才能实现高效率 采用氮化镓的图腾无桥PFC只要一个电感，2个 氮化镓MOS,另D1,D2可以用二极管也可以从等 同内阻的硅MOSFET以实现更高效率 就现阶段氮化镓无桥的方案已比传统的低了 （传统的会用上两个高碳货硅二极管及多用一 个电感） 同时因氮化镓适合高频。
采用氮化镓高频化的 无桥PFC后，体积大大变小，综合成本更有优 势/效率依然很高
•
传统Dual‐boost无桥PFCPFC
•
此设计是利用氮化镓体内二极管超低的 反向恢复特性来实现高效低成本。
氮化镓的图腾无桥 PFC
高效无桥PFC原理图 效率99.4%
产品的应用：氮化镓的无桥PFC
图腾PFC是一种最高效的无桥PFC，周边器件少。
将高频开关的Q1,Q2换成氮化镓FET以实现高效的 CCM操作 1000W的氮化镓无桥PFC 效率达99.2%以 上
230V:400V boost Totem pole Totem pole with EMI filter and current sense
50kHz 100kHz 150kHz 200kHz 250kHz
99.16% 99.03%
99.1% 98.97% 98.84% 98.7% 98.57%
98.9% 98.77% 98.64% 98.5% 98.37%
频率越高体积越小
采用氮化镓实现全电源97.5%效率（AC‐DC 1000W)
将Transphorm公司的无 桥PFC板及LLC的演示板 整合起来就得到97.5%以 上效率的电源
Eff. (%)
POUT (W) 采用氮公镓方案的1000W 无桥 PFC电源的效率 99.2%
采用氮化镓的LLC电源效率 1000W 98.8%
2.4kW Totem Pole PFC using Tranphorm’s TPH3205WS(63mΩ) in TO247
Cost-effective 5mΩ resistor for current sensing and control 100KHz switching frequency, with peak eff of 98.8% at high line input
Efficiency at low‐line input
99.5 99 98.5 98
Efficiency(%)
eff Ploss
Efficiency at high‐line input
200 180 160 140
Efficiency(%)
99.5 99 98.5 98 97.5 97 96.5 96 95.5 95 94.5 0 500 1000 1500 Output Power (W) 2000
Ploss
200 180 160 140
eff
Loss(W)
97 96.5 96 95.5 95 94.5 0 200
100 80 60 40 20 0 400 600 800 1000 1200 1400 Output Power (W)
100 80 60 40 20 0 2500
Loss(W)
97.5
120
120
Preliminary EMI results (low line, 600W)
Still working on EMI improvement on HF range
。