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 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