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標(biāo)題: 大功率無橋PFC研究系列(2) [打印本頁]

作者: liuda 時(shí)間: 2015-1-22 23:06
標(biāo)題: 大功率無橋PFC研究系列(2)
  上次說到無橋PFC, 實(shí)際上有很多種不同樣式的無橋PFC. 詳見：http://m.zg4o1577.cn/bbs/dpj-29074-1.html
  做產(chǎn)品需要考慮效率, 穩(wěn)定性, 成本, EMC(電磁兼容) 等不同因素, 有的時(shí)候必須在這之間進(jìn)行取舍.

這里有六種無橋PFC,  分別是:

標(biāo)準(zhǔn)無橋PFC
這種PFC在正負(fù)半周的時(shí)候, 兩個(gè)管子一個(gè)續(xù)流一個(gè)充當(dāng)高頻開關(guān)
這種拓?fù)涞膬?yōu)點(diǎn)是使用功率元件比較少, 兩個(gè)管子可以一起驅(qū)動(dòng), 這簡化了驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì), 同時(shí)讓直接使用傳統(tǒng)APFC的控制芯片成為可能.
但它同時(shí)存在幾個(gè)問題, 電流流向復(fù)雜而且不共地, 電流采樣困難, 有較大的共模干擾因此輸入濾波器要仔細(xì)設(shè)計(jì)
針對(duì)頭一個(gè)問題, ST公司和IR公司的一些應(yīng)用文檔中已經(jīng)比較詳細(xì)的介紹了兩種比較可行的采用互感器的方法

雙Boost無橋PFC
這種拓?fù)溆蓸?biāo)準(zhǔn)無橋PFC改良而來, 增加了D3和D4作為低頻電流的回路, S1和S2只作為高頻開關(guān)而不參與低頻續(xù)流
同標(biāo)準(zhǔn)無橋PFC, S1和S2能同時(shí)驅(qū)動(dòng), 而在兩個(gè)低頻二極管D3和D4之后插入取樣電阻又可以像普通PFC簡單地傳感電流
同時(shí)這種拓?fù)渚哂懈偷墓つｋ娏?br /> 但是這種拓?fù)浔仨毷褂脙蓚€(gè)電感, 電流流向有不確定性, 低頻二極管和mos的體二極管可能同時(shí)導(dǎo)通, 增加了不穩(wěn)定因素

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雙向開關(guān)無橋PFC
S1和S2組成了雙向開關(guān), 他們可以同時(shí)驅(qū)動(dòng), 采用電流互感器可以很容易的檢測電流, D1和D3為超快恢復(fù)二極管, D2和D4可以采用低頻二極管
缺點(diǎn)在于整個(gè)電路的電勢相對(duì)于大地都在劇烈變化, 會(huì)產(chǎn)生比標(biāo)準(zhǔn)無橋PFC更嚴(yán)重的EMC問題, 輸出電壓無法直接采樣, 需要隔離采樣(使用光耦, 但是會(huì)增加復(fù)雜度)

圖騰柱PFC
由標(biāo)準(zhǔn)無橋PFC演化而來, 但是原理稍微改變
D1和D2為低頻二極管, S1和S2的體二極管提供高頻整流開關(guān)作用
這種電路具有較低的EMI, 使用元件較少, 設(shè)計(jì)可以很緊湊
但是S1和S2需要使用不同的驅(qū)動(dòng)信號(hào), 工頻周期不同信號(hào)也不一樣, 增加了控制的復(fù)雜性, S2不容易驅(qū)動(dòng)(可以嘗試IR2110等自舉驅(qū)動(dòng)芯片)
S1和S2如果采用mos, mos的體二極管恢復(fù)較慢(通常數(shù)百ns)會(huì)產(chǎn)生較大的電流倒灌脈沖, 引起很大的損耗, 足以抵消無橋低損耗的優(yōu)勢
S1和S2如果采用IGBT, 雖然其體二極管的性能沒問題, 但是其導(dǎo)通壓降比較大, 也會(huì)產(chǎn)生很高的損耗, 尤其是在低電壓輸入的情況下
現(xiàn)在有一些國外公司在研制GaN和SiC高性能開關(guān)管, 開關(guān)速度極快, 沒有體二極管反向恢復(fù)問題, 這些技術(shù)尚在研發(fā)中, 現(xiàn)在是在市場上見不到這些產(chǎn)品的. 如果未來這些高性能器件能大規(guī)模普及, 圖騰柱PFC將有機(jī)會(huì)成為最流行最高效的PFC拓?fù)?br />

假圖騰柱PFC
在圖騰柱PFC基礎(chǔ)上演化而來 D2和D4代替了原來S1和S2內(nèi)部的體二極管的續(xù)流作用
控制方式和圖騰柱PFC完全相同
這種拓?fù)湫枰獌蓚€(gè)電感, 利用率不高, 體積較大, S2極難驅(qū)動(dòng)
這種拓?fù)渲荒芩阍诟咝阅荛_關(guān)器件誕生前的一種這種方案

介紹了這六種PFC, 每一時(shí)刻電流只通過兩個(gè)功率開關(guān)器件, 比傳統(tǒng)PFC的三個(gè)少, 在不使用軟開關(guān)和交錯(cuò)技術(shù)的情況下, 理論上這些拓?fù)涞膿p耗幾乎相差無幾, 都比傳統(tǒng)PFC高
剩下的主要就從EMC和易于實(shí)現(xiàn)的角度考慮了

綜合考慮下來還是采用標(biāo)準(zhǔn)無橋PFC作為現(xiàn)階段的拓?fù)? GaN開關(guān)器件普及之后采用圖騰柱PFC

圖片來源:
Conduction Losses and Common Mode EMI Analysis on Bridgeless Power Factor Correction
By Qingnan Li, Michael A. E. Andersen, Ole C. Thomsen

下接：大功率無橋PFC研究系列(3) http://m.zg4o1577.cn/bbs/dpj-30914-1.html

作者: MS壞姨姨 時(shí)間: 2016-9-22 09:43
這里只有五種吧

歡迎光臨 (http://m.zg4o1577.cn/bbs/)