大功率无桥PFC研究
无桥部分有源PFC的理论分析与实验研究
ｐ ｐ ｓｓａ ｎ ｗ ｍ ｔｏ ｆ ｈ ｎ ｉｇｔｅｅｆ ｔ ｅｔ ｅ ｏ Ａ Ｆ ｎ ｔｅｂ ｓ ｆ ｒ ｇ ｌ ｓ （ Ｌ Ｆ ｏ ｒ ｏｅ ｅ ｅ ｄ ｏ ａ ｇ ｈ ｆ ｃｉ ｉ ｆ Ｐ Ｃ ｏ ａｉ ｏ ｉ ｅ ｓ Ｂ Ｐ Ｃ） ｔｐ ｌｇ ， ｈｃ ｈ ｃ ｎ ｅ ｖ ｍ ｈ ｓ ｂｄ ｅ ｏｏ ｙ ｗ ｉ ｉ ｏ ｈｓ
中 图 分类 号 ： Ｍ７ ４ １ Ｔ １． 文献 标 识 码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ０ ｌ０ （ ０ ８ ０ － ０ ４ ０ １０ － ０ Ｘ ２ ０ ） ５ ０ １ － ３
Ｔｈｅ ｒ ｔｃ Ａｎａ ｙ ｉ ｎ Ｅｘ ｅ ｉ ｅ ａ ｕｄｙ ｏ ｒｄｇ ｌｓ ｒ ｉ ｌＰＦＣ ｏ ｅ ｉ ｌ ｓｓ ａ ｄ ｐ ｒｍ ｎｔ ｌＳｔ ｆＢ ｉ ｅ ｅ ｓＰａ ｔａ
（． 海 交 通 大 学 ， 海 １ 上 ２０ ４ ； ． ０ ２ ０ ２上海 大 学 ， 海 ２０ ７ ） ００ ２
摘 要 ： 相 部 分 有 源 功 率 数 校 止 （ｏ ｅ Ｆｃ ｒ ｏ ｅｔ ｎ 简 称 Ｐ Ｃ） 术 结 合 了有 源 Ｐ Ｃ技 术 和 无 源 Ｐ Ｃ技 术 ， 单 Ｐ ｗ ｒ ａｔ ｒ ｃｏ ， ｏＣｒ ｉ Ｆ 技 Ｆ Ｆ 优 点 是 效 率岛 和 成 本低 ． 变 频 家用 电器 等 行 业得 到 了广 泛 的 应用 。 它 属 于 Ｂ ｃ 但 ｕｋ型 Ａ ／ Ｃ变 换 器 ， ＣＤ 使得 变频 电动 机 传 动 系 统 的恒 转 矩 范 变 窄 ． 大输 出功 率 受 到 限 制 ：鉴于 此 ， 综 合 分 析现 有 几 种 控 制方 法 的基 础 上 ， 于 无桥 最 在 基 Ｐ Ｃ拓扑 ． 出 了 一种 改 变 有源 Ｐ Ｃ作 用 时 间 的新 方 法 ， 过 ＭＣ Ｆ 提 Ｆ 通 Ｕ软 件 编 程给 予实 现 。 方 法 可以 大大 提 高 直 流输 该 出 电压 ， 加 电机 的恒 转 矩 范 围 ， 时 具有 部分 有 源 Ｐ Ｃ的 一般 优 点 ， Ｅ 也得 到 了抑 制 。理 论分 析 了其 变 换 原 增 同 Ｆ 且 ＭＩ 理． 发现 无 桥 Ｐ Ｃ具 有 一 股 串 联补 偿提 高 功 率 因 数 的特 点 。 上述 分析 得 到 了实 验 结 果 的验 证 。 Ｆ 关键 词 ： 频 器 ； 率 因数 ； 正 ／电磁干 扰 ；串联 补偿 变 功 校
双模式图腾柱无桥PFC电路的研究
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电器与能效管理技术!"!#$%&#"
电能质量
图 %!双模式图腾柱 LbG电路关键波形!倍压 LbG模式#
图 S!双模式图腾柱 LbG电路模态图! 倍压 LbG模式#
J88OA功率因 数 校 正 变 换 器 因 其 输 入 电 流 纹 波小%电路实现简单等优点$成为单级有源 LbG 变换器最常用的拓扑,&/$- & 传统的有源功率因数 校正电路大多采用带有整流桥的 J88OA电路$这
种电路首先采用工频整流桥对输入的交流电压进 行整流$再通过采用相应控制策略的 J88OA电路 进行功率因数校正& 但是$在电路的任意工作状 态下$输入电流均流过 , 个半导体器件$给电路带 来了固有的导通损耗$限制了整体效率的提升& 针对传统 J88OALbG电路整流桥的导通损耗对电 路效率提升的限制$ 一系列的无桥 LbG电 路 被 提出,#/"S- &
进入稳态后$电路工作各模态& 模态 ", G) RG" - .如图 S! :# $此时电路工作过 程与图腾柱模式模态 " 相同$不做赘述& 模态 ., G" RG. - .如图 S ! 9# $G" 时刻 >d*. 两端 电压达到 )(%@9PO时$dBd*, 开始导通$电感电流 通过 +H_ 管 d*, 的体二极管和二极管 dB. 构成 的回路 续 流& G" 时 刻 开 始$ 电 感 两 端 的 电 压 为 )(%@9POX*53$电感电流线性下降$直到 G. 时刻电感 电流 0/ 下降到零& 模态 ,, G. RG, - .如图 S! 2# $G. 时刻电感电流 下降到零后$为实现开关管的零电压导通! fd_# 或谷底导通! d_# $通常让开关管延时至 G, 时刻导 通& 从 G. 时刻开始$J88OA电感和寄生电容 >d*" % >d*. 发生谐振$谐振电压表达式为 *>d*.!G# A@53," B28O!)=G#- J)(%@9PO28O!)=G#
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。
无桥PFC的数字控制及电磁噪声改善研究
- II -
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
Keywords: Jittering technology; Digital control; Notch technology; Improved bridgeless boost PFC
- III -
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
目录
摘 要 ..................................................................................................................... I Abstract ................................................................................................................... II 第 1 章 绪 论 ..........................................................................................................1 1.1 课题研究背景 ...............................................................................................1 1.2 国内外研究现状............................................................................................2 1.2.1 无源功率因数校正 ..................................................................................3 1.2.2 有源功率因数校正技术 ..........................................................................3 1.3 有源功率因数校正的控制策略的研究 ..........................................................4 1.4 无桥 PFC 拓扑结构的研究现状 ....................................................................5 1.5 论文主要研究内容.........................................................................................6 第 2 章 无桥 PFC 电路拓扑的研究及其噪声分析 .................................................7 2.1 引言 ................................................................................................................7 2.2 传统 PFC 电路的电磁干扰 ............................................................................7 2.3 PFC 电路的 EMI 对比 ...................................................................................7 2.3.1 PFC 电路 EMI 分析 ................................................................................8 2.3.2 无桥 PFC 电路优缺点比较 ...................................................................10 2.4 改善电路 EMI 的方法 .................................................................................12 2.4.1 平衡电桥法改进电路的 EMI ................................................................12 2.4.2 抖频技术改进电路的 EMI ....................................................................14 2.5 本章小结 ......................................................................................................15 第 3 章 无桥 PFC 电路的数字控制 ......................................................................16 3.1 引言 .............................................................................................................16 3.2 无桥 PFC 电路小信号模型 .........................................................................16 3.2.1 无桥 PFC 电路电压环路和电流环路模型分析....................................16 3.3 电路的数字控制分析 ..................................................................................19 3.3.1 电压环数字控制分析 ...........................................................................19 3.3.2 电流环电路控制分析 ...........................................................................21 3.4 实验验证 .....................................................................................................22 3.4.1 电路的 Saber 仿真 ................................................................................22 3.4.2 系统的硬件设计 ...................................................................................23
无桥部分有源PFC的理论分析与实验研究
部分 ＡＰＦＣ 技术是一种集有源功率因数校正
制方案。与传统的双端脉冲控制方案不同的是，在电 源电压 ｕｉｎ 的正／负半个周期内，在 ０￣θ１ 时间，因为 ｕｉｎ 很低，此时即使调节占空比 Ｄ，使其接近 １００％，电流 上升也非常缓慢，因此在 ０￣θ１ 时间内并不控制功率 开关对输入电流进行斩波；在 θ４￣π时间，同样不对 ｕｉｎ 进行斩波，而是利用电感的续流作用，让输入电 流自然下降为零。在 ｕｉｎ 较低的 θ１￣θ２ 和 θ３￣θ４ 时间内 控制功率开关工作，让电路处于强迫整流状态；而在 ｕｉｎ 较高的 θ２￣θ３ 的时间内，让功率开关停止工作，从而 使电路处于自然整流状态。θ２，θ３ 的时刻由负载功率决 定，负载越大，ＡＰＦＣ 作用时 间 θ２ 值 就 越 大 （其 中 θ２＋θ３＝π）。采用改进的双端脉冲控制方案得到的输入 电流各次谐波含量同样能满足 ＩＥＣ６１０００－ ３－ ２ 标准， 且能获得更高的效率。
无桥部分有源 ＰＦＣ 的理论分析与实验研究
处于续流阶段。
和制热，获得良好的控制效果；负载较小时，适当减
为了分析比较 ＢＬＰＦＣ 电路与传统 ＰＦＣ 电路的 效率情况，以正半周即 ｕｉｎ＞０ 为例，详细分析了两种 电路在每一时刻的损耗情况，如表 １ 所示。
小 θ１ 的取值，以使变频器的调制度适当增加，从而 改善轻载低速时的调速性能。
桥前电压 ｕＡＢ 波形的包络线应该与电解电容上纹波 电压ｕ! Ｃｅ 的波形相一致；在电源负半周期内，ｕＡＢ 的包 络线应该与ｕ! Ｃｅ 的包络线关于横轴对称，两者关系如 图 ４ 所示。
ＷＡＮＧ Ｈａｎ１， ＹＡＮＧ Ｘｉｎｇ－ｈｕａ１， ＹＡＮＧ Ｘｉ－ｊｕｎ１， ＬＥＩ Ｈｕａｉ－ｇａｎｇ２
（１．Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００２４０，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００７２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ｆａｃｔｏｒ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ （ＡＰＦＣ） ａｎｄ ｐａｓｓｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ｆａｃｔｏｒ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ （ＰＰＦＣ） ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ｓｉｎｇｌｅ－ｐｈａｓｅ ｐａｒｔｉａｌ ＡＰＦＣ ｐｏｓｓｅｓｓｅｓ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｈｉｇｈ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ｌｏｗ ｃｏｓｔ，ｓｏ ｉｔ ｉｓ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｖａｒｉａｂｌｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｈｏｍｅ ａｐｐｌｉａｎｃｅｓ ｉｎｄｕｓｔｒｙ．Ａｓ ａ ｍｅｍｂｅｒ ｏｆ ｔｈｅ Ｂｕｃｋ ＡＣ－ＤＣ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，ｐａｒｔｉａｌ ＡＰＦＣ ｈａｓ ｓｏｍｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｒｅｄｕｃｅｄ ｔｏｒｑｕｅ ｒａｎｇｅ ａｎｄ ｌｉｍｉｔｅｄ ｍｏｔｏｒ ｏｕｔｐｕｔ ｐｏｗｅｒ．Ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｐａｒｔｉａｌ ＡＰＦＣ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅｔｈｏｄｓ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｐｒｏｐｏｓｅｓ ａ ｎｅｗ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｃｈａｎｇｉｎｇ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｔｉｍｅ ｏｆ ＡＰＦＣ ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｂｒｉｄｇｅｌｅｓｓ （ＢＬＰＦＣ） ｔｏｐｏｌｏｇｙ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｒｅａｌｉｚｅｄ ｂｙ ＭＣＵ ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ．Ｔｈｅ ｎｅｗ ｍｅｔｈｏｄ ｗｉｌｌ ｇｒｅａｔｌｙ ｂｏｏｓｔ ｔｈｅ ｏｕｔｐｕｔ ＤＣ ｖｏｌｔａｇｅ，ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｔｏｒｑｕｅ ｒａｎｇｅ，ｐｏｓｓｅｓｓｅｓ ｔｈｅ ｃｏｍｍｏｎ ｍｅｒｉｔ ｏｆ ｐａｒｔｉａｌ ａｃｔｉｖｅ ＰＦＣ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏ－ｍａｇｎｅｔｉｃ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ （ＥＭＩ）ｐｒｏｂｌｅｍ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｉｔｓ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ｔｈｅｏｒｙ，ｉｔ ｉｓ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｂｒｉｄｇｅｌｅｓｓ ＰＦＣ ｈａｓ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒ ｏｆ ｓｅｒｉａｌ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｆａｃｔ．Ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｒｅ ｐｒｏｖｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ． Ｋｅｙｗｏｒ ｄｓ： ｉｎｖｅｒｔｅｒ；ｐｏｗｅｒ ｆａｃｔｏｒ；ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ／ ｅｌｅｃｔｒｏ－ｍａｇｎｅｔｉｃ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ；ｓｅｒｉａｌ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ
抑制电流畸变的无桥PFC控制策略仿真研究
抑制电流畸变的无桥PFC控制策略仿真研究
无桥PFC控制策略是一种抑制电流畸变的控制方法，在大功率电子设备中得到了广泛应用。
本文针对无桥PFC控制策略的效果进行了仿真研究，以验证其在实际应用中的可行性和有效性。
我们简要介绍了无桥PFC控制策略的原理。
无桥PFC控制策略是通过在输入电压处采用桥式整流器，结合传统的电流控制技术，将输入电源转变为稳定的直流输出电压。
这种控制策略可以有效地降低输入电流的畸变程度，并提高整个系统的功率因数。
在仿真研究中，我们选取了一种常见的电力电子设备作为研究对象。
我们建立了一个包含无桥PFC控制功能的电源模型，并采用MATLAB/Simulink软件进行仿真。
在模型中，我们考虑了输入电压波动、负载变化等实际情况，并对不同的控制参数进行了调整和优化。
通过仿真研究，我们得出了以下几个结论：无桥PFC控制策略可以有效地抑制输入电流的畸变，并提高系统的功率因数。
不同的控制参数对系统性能的影响较大，需要仔细调整和优化。
输入电压波动和负载变化等因素对系统稳定性和性能也有一定影响，需要进行合理的设计和控制。
本文对抑制电流畸变的无桥PFC控制策略进行了仿真研究，通过建立电源模型、考虑实际因素等手段，验证了该控制策略的可行性和有效性。
这对于电力电子设备的设计和控制具有一定的参考意义，对于提高系统稳定性和性能有重要的实际应用价值。
抑制电流畸变的无桥PFC控制策略仿真研究
抑制电流畸变的无桥PFC控制策略仿真研究摘要：无桥PFC（Power Factor Correction）控制是一种用于改善电力系统性能的重要技术。
为了解决电流畸变问题，本文提出了一种抑制电流畸变的无桥PFC控制策略，并使用仿真方法进行了研究。
通过建立数学模型和仿真实验，验证了该控制策略可以有效地抑制电流畸变，提高系统的稳定性和可靠性，具有一定的工程应用价值。
1. 引言随着电力电子技术的不断发展，电力系统的性能要求也越来越高。
无桥PFC技术是一种重要的控制技术，可以有效改善电力系统的性能，提高电力质量，减少谐波污染，保护电力设备。
电流畸变是当前电力系统中一个普遍存在的问题，会导致系统的性能下降，对电力设备造成损害，甚至引发安全事故。
研究抑制电流畸变的无桥PFC控制策略具有重要的理论和实际意义。
2. 电流畸变的影响及控制策略在本研究中，我们提出了一种抑制电流畸变的无桥PFC控制策略。
该策略主要包括三个方面的内容：第一，优化开关器件的控制方式，提高系统的控制精度；第二，采用合适的电流控制算法，实现对电流的精确控制；设计合适的滤波器来减小系统中的谐波干扰，提高系统的稳定性和可靠性。
4. 系统建模与仿真实验为了验证抑制电流畸变的无桥PFC控制策略的有效性，我们建立了系统的数学模型，并进行了仿真实验。
在建立数学模型时，我们考虑了系统中的电源、开关器件、控制算法和滤波器等各个部分的影响，通过建立系统的状态方程和传递函数，得到了系统的稳态和动态特性。
在仿真实验中，我们验证了所提出的控制策略可以有效地抑制电流畸变，提高系统的性能。
5. 结论抑制电流畸变的无桥PFC控制策略是一个重要的研究课题，对于提高电力系统的性能，减少谐波污染，保护电力设备具有重要的意义。
我们将继续深入研究相关问题，为电力系统的改进和优化做出更多的贡献。
一种新型无桥部分有源PFC的实验研究
一种新型无桥部分有源PFC的实验研究2008-9-16 13:58:00王晗杨喜军雷淮刚裴玉明供稿1 引言在变频家电行业，交直交变频器的应用越来越广泛。
这种变频器的前级一般都采用不可控整流桥和电解电容滤波，在网侧产生了严重的谐波电流污染，致使产品不能通过iec61000-3-2和iec61000-3-12[1-2]，所以必须在这些装置的前级加装有源功率因数校正器。
传统的有源功率因数校正器，属于一种完全有源pfc，虽然校正效果良好，但是大功率情况下，功率器件损耗较大，发热也比较严重。
文献[3]提出的部分pfc电路，其实质属于一种buck型pfc电路，虽然校正效果和效率都很好，但是由于斩波区间电角度不可调，在大功率情况下，直流侧电压跌落比较厉害，造成后级逆变器系统调制度的减小，降低了电动机的恒转矩范围。
另外部分pfc电路在斩波区间采用开关频率固定的调制方案，使得系统在开关频率附近产生较强的emi，如果采用开关频率变化的调制策略则将大大降低开关频率附近的emi。
鉴于上述几点，本文基于无桥pfc这种高效率的电路拓扑，采用开关频率调制方式研究了一种新型的部分有源pfc电路，通过调节斩波区间的电角度去调节直流母线电压，属于一种buck-boost型的变换器。
通过理论分析揭示了无桥pfc电路的本质，并进行了仿真分析和实验研究。
2 部分pfc电路的原理分析2.1 传统的部分pfc电路文献[3]提出的部分pfc电路，基于传统的单相boost拓扑如图1所示，采用固定电角度斩波的双端脉冲控制方案如图2所示。
图1 传统的单相pfc电路拓扑图2 固定电角度的双端脉冲控制方案图1所示的传统单相pfc电路一共使用了六个功率器件，在电路工作的每一个时刻都有3个功率器件处于工作状态，具有损耗较大，成本过高等不足，且电路不对称，因此emi也较强。
图2所示的部分pfc采用的固定电角度的双端脉冲控制方案，在输入电源的正/负周期内，在电源电压较低的区间（0-θ1和θ2-π）内，对功率开关s进行控制，在电源电压峰值附近的区间内（θ1-θ2），功率开关s始终处于关断过程。
抑制电流畸变的无桥PFC控制策略仿真研究
抑制电流畸变的无桥PFC控制策略仿真研究摘要：为了解决无桥功率因数校正（PFC）控制中存在的电流畸变问题，本文提出了一种新的控制策略，并通过仿真研究进行了验证。
对无桥PFC控制中存在的电流畸变问题进行了分析，并总结了其原因。
然后，通过对控制策略进行改进，提出了一种抑制电流畸变的方法。
通过仿真实验对改进后的控制策略进行了验证，结果表明该策略能够有效地抑制电流畸变，提高无桥PFC控制系统的稳定性和性能。
1.引言无桥PFC控制是一种用于提高交流-直流（AC-DC）变换器功率因数的控制技术，可以有效地提高系统的能效。
在实际应用中，无桥PFC控制系统中往往存在电流畸变问题，这会影响系统的稳定性和性能，甚至对电网产生不利影响。
如何抑制无桥PFC控制中的电流畸变，成为了一个亟待解决的问题。
2. 无桥PFC控制中的电流畸变问题分析在无桥PFC控制系统中，电流畸变问题主要表现为谐波和高次谐波的存在，这会对系统的稳定性和性能产生不利影响。
造成电流畸变问题的原因主要有以下几点：（1）控制策略不恰当。
传统的无桥PFC控制策略往往只考虑整流电路的功率因数校正，忽略了电流波形的变化对系统的影响。
（2）参数设计不合理。
无桥PFC控制系统中的控制参数设计可能存在不合理之处，导致系统在工作过程中产生电流畸变。
针对上述问题，本文提出了一种抑制无桥PFC控制中电流畸变的新方法，通过对控制策略进行改进，优化参数设计，完善系统结构，实现了有效的电流畸变抑制。
3.改进的控制策略本文针对无桥PFC控制中存在的电流畸变问题，对控制策略进行了改进。
具体而言，我们提出了一种新的控制方法，主要包括以下几个方面的改进：（1）增加电流控制环节。
传统的无桥PFC控制策略往往只考虑功率因数校正，而忽略了对电流波形的控制。
我们提出了增加电流控制环节的方法，通过对电流进行跟踪和调整，实现了对无桥PFC控制中电流畸变的抑制。
（2）优化控制参数设计。
控制参数的合理设计对于系统的稳定性和性能至关重要。
基于单周期控制的一种双向开关型无桥PFC研究
基于单周期控制的一种双向开关型无桥PFC研究随着电力质量的重要性日益凸显，无源功率因数校正（PFC）技术在电源电子中得到了广泛的应用。
无桥PFC电路作为一种常见的PFC方案，具有输入电流波形相对光滑、功率因数高等优点。
然而，传统的无桥PFC电路中存在一些问题，如开关器件的损耗较大、控制复杂等。
为了解决这些问题，基于单周期控制的双向开关型无桥PFC电路得到了广泛关注与研究。
基于单周期控制的双向开关型无桥PFC电路以其简单可靠的特点，成为了无桥PFC电路中一个重要的研究方向。
在传统的无桥PFC电路中，需要两个MOSFET开关器件，因此需要两个开关器件的驱动电路，导致了控制电路的复杂度相对较高。
而基于单周期控制的双向开关型无桥PFC电路则使用了一个双向开关作为开关器件，从而减少了控制电路的复杂度。
这种基于单周期控制的双向开关型无桥PFC电路的工作原理如下：首先，输入交流电压经过桥式整流电路得到直流电压；然后，通过双向开关，将直流电压分别输入到两个电容上；在充电和放电的过程中，双向开关通过变换工作状态来实现功率因数校正，从而实现了输入电流和输出电流的基本匹配。
在这种基于单周期控制的双向开关型无桥PFC电路中，控制的关键是通过改变双向开关的工作状态来实现功率因数校正。
通过采用单周期控制策略，可以使输入电流和输出电流保持一定的相位差，从而实现无源功率因数校正。
在一个周期内，通过对双向开关的控制信号进行调整，可以实现输入电流与输入电压的匹配。
与传统的无桥PFC电路相比，基于单周期控制的双向开关型无桥PFC 电路具有以下优点：首先，使用了双向开关作为唯一的开关器件，大大简化了控制电路的复杂度；其次，由于控制信号的精确控制，可以实现更高的功率因数；此外，由于双向开关的工作状态切换，开关器件的损耗也可以得到有效控制。
总的来说，基于单周期控制的双向开关型无桥PFC电路已经成为了无源功率因数校正技术中的重要研究方向。
通过对双向开关的工作状态进行调整，可以实现输入电流和输出电流的基本匹配，从而实现无源功率因数校正。
基于500WOLED电视无桥PFC电源的EMI分析
• 90•在大功率的开关电源设计时，无桥Boost PFC 电路能提高电源效率，因此被广泛应用。
但是，相比传统的Boost PFC 电路，无桥Boost PFC 因其电路拓扑，会产生较为严重的EMI 干扰问题。
本文将结合无桥Boost PFC 的实际应用案例，分析了EMI 产生的原因，并给出具体的解决方案，且通过大量的实验验证，取得了良好的实验效果。
引言：传统的Boost PFC 电路是在整流桥之后进行的变换，适用于中小功率电路。
随着开关电源功率的不断增大，特别是在低压条件下（如90VAC ），系统的通态损耗显著增加，为了解决这个问题，提高电源效率，引入了无桥Boost PFC 拓扑架构，该架构电路在不改变PF 值情况下，降低了整流桥的固有损耗，提高了电源效率。
但是，相比传统的Boost PFC 电路，无桥Boost PFC 又有其自身的缺点，如会引起较为严重的EMI 干扰问题，给实际的设计和应用带来困扰。
本文通过无桥Boost PFC 的工作原理，结合无桥Boost PFC 在OLED 电视电源中实际应用案例，给出有实用价值的EMI 问题的解决方案和对策。
1 无桥PFC电源EMI原理分析在无桥PFC 电路中，一方面，开关MOS 上产生的dv/dt 通过散热片之间的寄生电容形成共模电流到地后，经L 线和N 线与地间的寄生电容耦合到交流侧，形成共模干扰，且比有桥PFC 共模干扰要大。
另一方面，该电路产生的脉动电流给电路引入大量的谐波，有相当一部分谐波电流与大电解电容的等效串联电感和电阻相互作用，行成差模电流返回交流电源侧，形成差模干扰。
目前采用二极管方式来解决此问题。
图1 无桥PFC二极管方式通过在输入端的L 和N 线上对地增加二极管D3和D4来降低EMI 干扰。
如图1所示。
实际应用中一般采用在L 和N 线上增加二极管的方式，在Q1/Q2开通或关断，由于在低频下，电感阻抗较小，Q2/Q1体二极管低压低于D4/D3所以大部分电流流经Q2/Q1或Q2/Q1的体二极管，很少部分电流流经D4/D3（刘桂花，刘永光，王卫，无桥BoostPFC 技术的研究：电子器件）。
无桥Boost PFC技术的研究
功率因数大于 0. 97 , THD 值小于 10 %.
关键词 :功率因数校正 ( P FC) ; 无桥 ;平均 电流 控制 ; 单周期控制 ;L4981 ;IR1150 中图分类号 : TM 46; TM714. 3 文献标识码 :A 文章编号 :100529490( 2007) 0521918204 模式” , 使得采样电路变得非常简单 , 从而提高了效 率和功率密度 . 本文分别采用两种控制方法 , 做出了 实际电路 , 并给出了对比分析 .
Boost PFC 拓扑 ,控制电路 分别 采用 “平均电流控制” 技术的芯片 L4981 和 “单周期控制” 技术的 芯片 IR1150 ,研制出一台 1 500 W 的实验样机 ,并对两种控 制电 路进 行了详细的对比分析. 实验 结果证明两 种控制 方法均 能达到 较好的 功率因数 校正效 果 ,
L1 、 L2 储能 ; 当 S1 关断时 , 二极管 D1 与 S 2 的反向
作者简介 : 刘永光 (198 22) ,男 , 硕士 研究 生 ,主要从事电力电子技术的研究 ,liu yg 852 1 @ 1 63 . co m ; 刘桂花 (197 62) ,女 , 博士 研究 生 ,研究方向为电力电子与电力传动 ,liu guih ua @hit. ed u . cn .
第5期
刘桂花 , 刘永光等 :无桥 Boost PFC 技术的研究
19 19
寄生体二极管导通 , 电感 L 1 、 L2 和输入电源共同给 负载供电 ,电感储能减少 .
用图 3 所示结构 ,S1 和 S2 采用不带体二极管的 IG2 B T ,D3 代替 S2 的体二极管 ,D4 代替 S1 的体二极管 . 无论在工频正半周期电流流过 D3 还是在工频负半周 期电流流过 D4 ,电流都流经检测电阻 , 故用一个检测 电阻就可以检测到极性一致的电流信号 .
抑制电流畸变的无桥PFC控制策略仿真研究
抑制电流畸变的无桥PFC控制策略仿真研究【摘要】本文针对抑制电流畸变的无桥PFC控制策略展开研究。
在介绍了研究背景和研究意义。
接着在详细分析了无桥PFC控制原理，并设计了相应的抑制电流畸变的控制策略。
通过建立仿真模型，对控制策略进行了验证，并对仿真结果进行了分析和性能评估。
最后在总结了研究成果并展望了未来的发展方向。
本文的研究成果可帮助提高无桥PFC系统的性能和稳定性，对于提高电力电子设备的功率因数和减少电网污染具有一定的实际意义。
【关键词】无桥PFC、电流畸变、控制策略、仿真研究、原理分析、模型建立、仿真结果、性能评估、研究成果、未来展望1. 引言1.1 研究背景抑制电流畸变是提高电力电子设备性能和效率的重要问题。
在传统的电力因数校正（PFC）控制技术中，使用桥式整流电路会产生大量的电流畸变，导致系统性能下降和电网污染加剧。
为了解决这一问题，无桥PFC控制技术应运而生。
无桥PFC控制技术通过使用两个互补的功率器件来替代传统桥式整流电路，实现更为灵活和高效的功率转换。
这种技术在抑制电流畸变，提高功率因数和减小电磁干扰方面具有明显的优势。
对无桥PFC控制技术的研究和应用具有重要意义。
本文通过对无桥PFC控制技术的原理进行深入分析，设计了一种有效的控制策略来抑制电流畸变，建立了相应的仿真模型，并进行了仿真结果分析和性能评估。
通过本研究，我们将为进一步优化无桥PFC控制技术，提高电力电子设备的性能和效率提供重要参考。
1.2 研究意义本文旨在通过无桥PFC控制策略的研究，探索如何抑制电流畸变，提高功率因素，并改善电力系统的稳定性和效率。
随着电力系统的发展和普及，电流畸变成为了一个重要问题，会引起电力网络中的谐波问题，影响设备性能，甚至损害设备。
研究如何有效地抑制电流畸变具有重要的现实意义。
通过本文的研究，可以深入了解无桥PFC控制原理，并设计相应的控制策略来实现抑制电流畸变的目标。
通过建立仿真模型并对仿真结果进行分析，可以验证所提出的控制策略的有效性和可行性。
基于DSP双向开关型无桥PFC变换器的研究
基于DSP双向开关型无桥PFC变换器的研究无桥PFC（Power Factor Correction）变换器是一种广泛应用于交流电源系统中的电力电子转换器，用于提高系统的功率因数和降低谐波电流的产生。
近年来，双向开关型无桥PFC变换器在该领域中得到了广泛研究和应用。
本文将对基于DSP的双向开关型无桥PFC变换器的研究进行探讨。
首先，本文将介绍无桥PFC变换器的工作原理和优势。
无桥PFC变换器通过控制开关管的导通和截止，将输入电压变换为稳定的输出电压，同时将功率因数提高至接近1，并减少谐波电流的产生。
与传统的桥式PFC变换器相比，无桥PFC变换器有更好的效率和功率因数改善能力，因此在电力电子转换器中得到了广泛应用。
其次，本文将介绍基于DSP的双向开关型无桥PFC变换器的控制方法和算法。
DSP（Digital Signal Processor）是一种专门用于数字信号处理的高性能微处理器。
通过使用DSP，可以实现对无桥PFC变换器的精确控制和调节，提高变换器的性能和稳定性。
双向开关型无桥PFC变换器具有正向和反向工作模式，可以实现双向能量流动，适用于电能质量改善等应用。
然后，本文将介绍双向开关型无桥PFC变换器的拓扑结构和电路设计。
双向开关型无桥PFC变换器由两个开关器件和两个电感器组成，其中一个电感器用于正向功率传输，另一个电感器用于反向功率传输。
通过合理设计电路参数和选择合适的开关器件，可以实现高效的功率转换和稳定的运行。
最后，本文将介绍基于DSP的双向开关型无桥PFC变换器的实验结果和性能评估。
通过实验测量，可以评估变换器的功率因数改善程度、输出电压稳定性和效率等指标。
同时，还可以通过与传统无桥PFC变换器的对比实验，验证基于DSP的双向开关型无桥PFC变换器的优势和性能。
综上所述，基于DSP的双向开关型无桥PFC变换器是一种具有较高功率因数改善能力和效率的电力电子转换器。
通过对其工作原理、控制方法和电路设计的研究，可以实现对变换器性能的优化和提升。
无桥拓扑有源PFC的理论和仿真研究
第39卷第13期电力系统保护与控制Vol.39 No.13 2011年7月1日Power System Protection and Control July 1, 2011 无桥拓扑有源PFC的理论和仿真研究陶玉波1，田 虎2，杨承志1，林 弘 3（1.昆明理工大学信息工程与自动化学院，云南 昆明 650051; 2.重庆仪表材料研究所，重庆 400700;3.南京理工大学能源与动力工程学院，江苏 南京 210094）摘要：针对传统有源Boost-PFC的功率开关器件开关导通损耗大，承受较高的电压、电流和热应力的不足之处，提出了一种新型的无桥有源PFC电路（BLPFC）结构。
该电路用两个IGBT取代了传统整流桥下桥臂的两个整流二极管，并采用双闭环平均电流控制策略，使之具有传统PFC提高功率因数和降低电网谐波的特点，又具有提高系统开关器件效率，降低系统损耗，发热和成本的优点。
利用Matlab/Simulink的SimPowerSystems工具包对设计的BLPFC电路进行仿真，仿真结果表明，与传统的有源PFC相比，无桥有源PFC电路能够很好地提高系统的效率，降低开关器件损耗，抑制电流谐波，且输入电流能够很好地跟踪输入电压波形。
关键词：有源PFC；无桥PFC；仿真研究；功率因数校正；双闭环电流控制策略Theoretic and simulation study of bridgeless topology active power factor correctionTAO Yu-bo1, TIAN Hu2, YANG Cheng-zhi1，LIN Hong3（1. School of Information Engineering and Automation, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650051, China;2. Chongqing Instrument Materials Research Institute, Chongqing 400700, China;3. School of Energy and Power Engineering,Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China）Abstract: In terms of the inadequacy of the traditional Boost-type PFC power switching devices which brings a lot of switching losses and conduction losses, and burdens with a high voltage, strong current and thermal stress, this paper proposes a new Bridgeless Topology Active Power Factor Correction (BLPFC) circuit construction. This circuit changes the two diodes in traditional rectifying bridge legs into IGBT, and adopts dual closed-loop average current control strategy to improve power factor and reduce the harmonic pollution from the grid. It can improve the system switching devices efficiently and reduce system heat dissipation and costs. This circuit is simulated using the SimPowerSystems kit in Matlab/Simulink software. Simulation results show that BLPFC provides a high efficiency, low switching losses, and can restrain current harmonics, and the input current which can keep track of the input voltage waveform well.Key words: active power PFC；bridgeless PFC；simulation；power factor correction；dual closed-loop average current中图分类号： TM76 文献标识码：A 文章编号： 1674-3415(2011)13-0083-080 引言随着电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置应用广泛，由此带来谐波污染和无功功率的问题也日益严重。
抑制电流畸变的无桥PFC控制策略仿真研究
抑制电流畸变的无桥PFC控制策略仿真研究
抑制电流畸变的无桥PFC（功率因数校正）控制策略是一种有效的控制方法，可以改善电力输入端的电流波形，减少电流谐波畸变，提高整个系统的功率因数，降低电力负荷的电能损耗。
在该控制策略中，采用无桥拓扑结构的PFC电路。
这种拓扑结构的特点是使用两个MOSFET开关管和两个二极管，通过交替或非交替地激励这两个开关管，实现电力输入端的交流电压与电流之间的匹配。
为了抑制电流畸变，首先需要对电流进行检测和测量。
在该控制策略中，采用了电流采样电路，通过该电路对电流进行采样和测量。
然后，通过相关算法和控制方法，对采样得到的电流波形进行处理和调整。
针对电流畸变较大的情况，可以采用动态调整的控制方法。
即根据实时测量的电流波形畸变程度，调整控制算法的参数，使得控制器能够更好地对电流进行补偿和调节。
在仿真研究中，可以使用Matlab等仿真软件，建立无桥PFC电路的数学模型，并根据实际电路参数进行参数设置。
然后，通过输入不同的电流波形畸变，对控制策略进行仿真测试，观察控制策略对电流波形的影响。
通过仿真研究，可以得到无桥PFC控制策略对电流波形畸变的抑制效果。
在控制参数设计和调整上，也可以通过仿真结果来优化控制策略，提高电流波形的质量，实现更高的功率因数校正效果。
大功率无桥PFC研究
稳压管用于保护比较器，电容用于滤波。之所以用输入 AC 分压后和一个非零电压比较是为 了在 Sync1 和 Sync2 之间产生一定死区时间避免同时长时间导通引起炸鸡 最后是软起动电路
பைடு நூலகம்
这是给控制电路供电的开关电源电路，AG_15V 用于给软起动电路、同步整流控制电路和低 压保护电路供电，电路采用了无光藕的形式，保证了 AG_15V 那路的输出稳定，反激变换器 有交叉调整问题，为了保证 PFC 芯片得到稳定供电，IC102 充当了稳压的作用。
下面介绍其他的一些控制电路 首先是低压保护功能，防止在电网电压过低时 PFC 输入过大电流而烧毁
注: 本文中的图片来自 Fariborz Musavi 的 Efficiency Evaluation of Single-Phase Solutions for AC-DC PFC Boost Converters for Plug-in-Hybrid Electric Vehicule Battery Chargers 这个文章
UCC28019 的开关频率为固定的 65KHz，对于这个 1.5kw 级别的应用正好，是在电感体积和 开关损耗之间的一个不错的平衡 芯片带有超压保护、开环保护、输入电压过低保护、过流保护、过热保护等功能
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
基于GaN器件的无桥PFC电路研究
基于GaN器件的无桥PFC电路研究发表时间：2017-06-13T16:14:30.197Z 来源：《电力设备》2017年第6期作者：李祥生[导读] 摘要：本文对比分析了GaN 器件，CoolMOS和SiC二极管的开关损耗，并将图腾PFC和市场主流的H桥PFC进行对比研究。
（深圳职业技术学院机电学院广东深圳 518055）摘要：本文对比分析了GaN 器件，CoolMOS和SiC二极管的开关损耗，并将图腾PFC和市场主流的H桥PFC进行对比研究。
通过两台实验样机研究了GaN器件直接替换CoolMOS后的效率改善，也对比了两种拓扑都使用GaN器件的效率差异，对现有GaN器件的整体性能进行了评估。
最后，都使用工频整流对两种PFC拓扑的效率提升空间进行了探索。
关键词：GaN，图腾，H桥，PFC，反向恢复，开关损耗，效率1 引言目前市场上的通信整流器大都采用了两级结构，前级均为无桥PFC，后级为LLC+同步整流。
从近期发展来看，双电容或双二极管箝位的dual boost无桥PFC因其结构复杂成本较高已逐步被各大厂家所放弃，电路结构相对简单的双向开关H桥PFC成为主流拓扑，见图 2。
其实，在所有无桥PFC拓扑中，图腾无桥PFC的电路是最简单的（见图 3），而且无需再外加电容或者二极管就能得到与普通Boost PFC相似的EMC性能0。
但是受器件的限制，使得图腾无桥PFC长期以来只能被用作DCM或者BCM模式以避免MOSFET体二极管的反向恢复00，制约了它在中大功率场合的应用。
具有良好反向恢复特性的第三代半导体GaN器件的出现，使得图腾无桥PFC可以工作于CCM模式，给其在大功率场合的应用创造了条件，也被电源开发者重视起来。
2 GaN器件与常用器件的开关损耗和通态损耗对比鉴于双向开关H桥PFC已经成为产品中所采用的主流无桥拓扑，本文研制了两台1kW样机，将它和图腾无桥PFC的效率进行比较，两者所采相同的PFC电感，开关频率相同，两者之间的效率差别就在于半导体器件的开关损耗和导通损耗。
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图片来源: Conduction Losses and Common Mode EMI Analysis on Bridgeless Power Factor Correction By Qingnan Li, Michael A. E. Andersen, Ole C. Thomsen
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
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
上接： 大功率无桥 PFC 研究系列(2):/bbs/dpj-30913-1.html 经过之前的讨论和权衡，最终决定试制标准无桥 PFC 的样机。
设计指标输入 85-265VAC，输出 400VDC，最大输出功率 1.5kw，在 85V 输入时也达到 1.5kw
窝的电感采用了 1.8mm 的漆包线绕制，因为是 CCM 的，所以高频电流成分很少，基本能按 照工频标准选择线径 磁环采用 90 导磁率的 77442 控制部分和功率部分的参数如下：
C401 和 C402 用于提供高频回路并降低 EMC 问题 D407 和 D408 用于在启动的时候给高压电容充电，防止电流冲击电感 继电器用于在 PFC 正常工作之后短路启动限流的 NTC 电阻，降低损耗
当开关管开通时, 电流会经过 2 个低速整流二极管, 1 个 mos 管, 当开关管关闭的时候, 电流会经过 2 个低速整流管和 1 个快恢复二极管。对于 110V 情况下输出 1500W 的 PFC 来说,整流桥损耗可达 30W 左 右, 是一个相当可观的数字，如果能通过改进拓扑取消掉整流桥, 将会极大的提高效率. 改进的电路如下图, 它在每个正周期内和负周期内等效为 1 个普通的 Boost 拓扑:
这里有 L1 和 L2 两个电感，L1 对功率管电流进行采样，L2 对二极管电流采样，合成之后便 是含有高频成分的电感电流波形。 当 AC 上正下负的时候，当 M2 开启时 L1b 和次级传感了 M2 的电流，M2 关闭之后 L2 则传 感了二极管波形 当 AC 上负下正的时候，当 M1 开启时 L1b 和次级传感了 M1 的电流，M2 关闭之后 L1a 和 L1b 产生了相反的磁通，互相抵消，此时 L2 传感了二极管的电流波形 Q1 的作用是为了防止 L1 的磁芯通过次级的二极管进行磁复位，防止输出的信号含有复位电 流成分 由了这个检测方法，就可以准确的反应出电感电流的波形，从而提供给芯片进行功率因数校 正
电感电流上升的周期(相当于普通 Boost 中 mos 开通时), 电流经过 2 个 mos 管(其中一个反向导通), 当电 感电流下降时,电流经过 1 个 mos 的体二极管和一个快恢复二极管. 由于经过的半导体数目减少了, 而且 mos 具有更低的导通电阻, 因此能极大的提高效率。两个 mos 管可以直接由传统 CCM 控制芯片同时驱动, 也可以加入同步整流逻辑之后驱动, 这样可以在电感电流下降的时候提供பைடு நூலகம்个 mos 管的低压降导通回路, 再提升那么一点点效率.
UCC28019 的开关频率为固定的 65KHz，对于这个 1.5kw 级别的应用正好，是在电感体积和 开关损耗之间的一个不错的平衡 芯片带有超压保护、开环保护、输入电压过低保护、过流保护、过热保护等功能
比较难攻克的地方就是电流采样，幸运的是 ST 公司的一片应用文档已经给出了不错的解决 方案，在这里感谢他们！ 图来自 ST 公司的 AN1606 文档
对于 CCM 的 PFC, 主要问题是二极管的反向恢复问题, 在反向恢复期间产生的大反向电流会产生额 外的损耗还有潜在干扰电路的风险. 具体可以通过增加 RC 电路(有损)或者 ZVT 技术(无损,但是比较复杂) 进行解决, 这里暂时不进行讨论。由于 PFC 通常被设计成宽电压输入模式(85-265V 输入)， 在低输入电压 时输入电流会比较大, 当输出功率比较大时, 各功率器件尤其是输入整流桥的电流压力和散热压力尤为明 显. 如下图
常用的 PFC 电路均为 Boost 升压拓扑, 根据 Boost 拓扑在不同工作模式(DCM\BCM\CCM)下的特性不 同, 控制方法可以分为 3 种。 BCM 和 CCM 采用的较多, BCM 为变频控制, 可以实现零电压开启(降低开 通损耗), 但是较高的开关管有效电流限制了它只能在中小功率的场合, 大功率场合是 CCM 的天下。
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
' 双向开关无桥 PFC S1 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)
PFC 是一种解决传统 AC 整流电路引起的电网污染问题的电路. 常规整流滤波电路的整流桥只有在输 入正弦波电压接近峰值时才会导通, 因此导致了输入电流程严重非正弦性, 导致输入产生了大量谐波电流 成份, 降低了电网的利用率同时有潜在的干扰其他电器的可能.PFC 电路通过对输入 AC 电流进行'整形', 使 输入电流为近似和输入电压同相位的正弦波, 达到了输入功率接近 1 的可能.
注: 本文中的图片来自 Fariborz Musavi 的 Efficiency Evaluation of Single-Phase Solutions for AC-DC PFC Boost Converters for Plug-in-Hybrid Electric Vehicule Battery Chargers 这个文章
稳压管用于保护比较器，电容用于滤波。之所以用输入 AC 分压后和一个非零电压比较是为 了在 Sync1 和 Sync2 之间产生一定死区时间避免同时长时间导通引起炸鸡 最后是软起动电路
窝选择 UCC28019 作为核心控制芯片，这是一款单周期平均电流控制的 PFC 芯片，单周期 控制技术只需要采样输入电流和输出电压即可完成 PFC 功能，传统的 CCM 模式的 PFC 芯片 需要额外采样输入电压的瞬时值和有效值，这俩在无桥 PFC 中很难直接采样。因此单周期 控制方案成为了首选。
这是给控制电路供电的开关电源电路，AG_15V 用于给软起动电路、同步整流控制电路和低 压保护电路供电，电路采用了无光藕的形式，保证了 AG_15V 那路的输出稳定，反激变换器 有交叉调整问题，为了保证 PFC 芯片得到稳定供电，IC102 充当了稳压的作用。
下面介绍其他的一些控制电路 首先是低压保护功能，防止在电网电压过低时 PFC 输入过大电流而烧毁
这种拓扑带来效率提升的同时, 也带来了一些新的问题: 1. 由于 PFC 的主体都在高频电感之后, 相对于大地(Earth)的电位是高速变化的, 会产生更高的 EMI 问题, 通过采用双对称绕组电感和增加一些高频回路可以减轻这个问题 2. 由于采用了双对称绕组电感, PFC 主体和 AC 线路没有直接的联系, 因此对于控制电路来说, 检测交流 线路的有效电压值和瞬时电压值都变得极为困难, 由于有两个 mos 管, 电流的回路也变得比较复杂, 无论 用互感器或者电阻都不能简单的获得一个精确的包含电感高频电流成品的信号. 这使得传统 CCM 控制芯 片不能发挥用武之地。IR1150 ICE1PCS01 为国际整流器公司和英飞凌公司推出的单周期控制 IC, 他们可 以不需要检测 AC 线路的电压就完成 PFC 的任务. 电流检测仍然是个问题, 并且 IR1150 对噪声很敏感, 于 是窝准备采用 ICE1PCS01, 毕竟素德国人的东西, 以稳定著称.
上 次 说 到 无 桥 PFC, 实 际 上 有 很 多 种 不 同 样 式 的 无 桥 PFC. 详 见 ： /bbs/dpj-29074-1.html