PFC : 功率因數校正，用來表示電路對電能的利用率。功因越高，對電能的利用率越高。
PFC依照原理架構可概分為被動式 (passive PFC) 與主動式 (active PFC)。
被動式PFC多採用電抗器來減小交流輸入的電流與電壓間相位差以提高功因，但功率因數不高( 0.7 ~ 0.8 )。
主動式PFC由電感電容及功率開關元件組成，體積小並能達到較高的功因，但成本高於被動式。
 |  |
被動式PFC
|
主動式PFC
|
主動式PFC的功率開關控制一般採用專用IC或由MCU輸出PWM來實現，可粗略分成兩種模式來實現輸入電流正弦化；
1.電流模式 : 控制電流遵照一個正弦基準命令；
2.電壓模式 : 控制輸出適當地控制占空比，PFC控制器無需整流AC線路電壓資訊；
多具有以下特点：
- 廣域輸入電壓 : 如Vac 90 ~270 V；
- 穩定輸出電壓 : 輸出電壓穩定且不隨輸入電壓波動
- 較小的Bus電容 : 主動式PFC輸出DC電壓漣波很小，濾波電容相對被動式容量規格會小很多。
單相PFC (Conventional Boost PFC)
S
最低BOM Cost方案。
交錯式PFC (Interleaved Boost PFC)
相較於單相PFC，交錯式使用2組功率開關，將兩個升壓功率級交錯，因此開關損耗分散，每個開關上的負載減輕，使熱設計更容易，故多使用於大功率的應用。漣波電流更小，有效頻率高，有助於減小濾波器尺寸。這與DC/DC轉換器的雙相驅動原理相同。
半無橋式PFC (Semi-Bridgeless PFC)
半無橋式PFC目的就是減少線路電流路徑的半導體元件數目，達到降低傳導損耗的目標。架構由兩個相位升壓電路組成，任何時候都只有一個相位在運作。相同功率條件下，無橋PFC和單相PFC的切換損大致相同。但是在橋整部分，無橋PFC可減少一半的傳導損耗提升效率。不過在實際應用上，也出現了一些新的問題 :
1.元件數量多，系統複雜。
2.兩個電感分別在正半周與負半周工作，使電感利用率減小一倍
3.較大的共模干擾，在輸入濾波器的設計上需要多注意。
圖騰柱無橋PFC (Totem-Pole Bridgeless PFC)
由無橋式PFC改良發展而來，具有高功率密度，減小電路系統尺寸和重量，降低系統成本的特點。圖騰柱式無橋PFC拓撲，相比半無橋式PFC效率更高，成本更低。半無橋式PFC需要2個MOSFET、2個電感、2個碳化矽二極體。採用GaN FET的圖騰柱無橋PFC只要2個GaN FET、1個電感，另D1,D2可以用二極體或等同內阻的MOSFET以實現更高效率。
圖騰柱無橋PFC具有較低的EMI，並將半導體和升壓電感器的數量減少了一半，最低傳導功耗並將效率提升到99%。
圖騰柱無橋PFC在過去的應用多採用MOSFET作為主開關管，MOSFET的體二極體反向恢復時間和反向恢復電荷比較大，使得過去的圖騰柱無橋PFC多工作於CRM和DCM模式，而無法工作於連續傳導模式 (CCM) 模式。但隨著GaN技術發展的成熟，低寄生電容和零反向恢復的GaN具有出色的開關特性和效率，圖騰柱PFC開始有CCM的應用。
留言
張貼留言