淺談五種PFC（功率因數(shù)校正）的開關管驅(qū)動方案

什么是PFC?

PFC(Power Factor Correction)-功率因數(shù)校正，功率因數(shù)，簡單的說就是有功功率和視在功率的比值，這里的視在功率被認為是總耗電量，功率因數(shù)用來衡量電力被有效的利用程度。功率因數(shù)越大，代表電力的有效利用率越高，而功率因數(shù)校正就是為了提高用電設備功率因數(shù)。

通過調(diào)理，使得電網(wǎng)電壓和電流同相，同時減少高次諧波從而提高電網(wǎng)的利用率。比如計算機的開關電源，是一種電容輸入型電路，由于電壓與電流的相位錯開，造成交流功率的損失，這時就需要PFC電路來提高功率因數(shù)。

常用的PFC電路有哪些?

1、boost PFC 電路

如圖1所示，在整流橋后使用一個boost橋進行功率因數(shù)校正以及電壓穩(wěn)定。因為boost電路驅(qū)動簡單，可以采用TI的驅(qū)動芯片且驅(qū)動電流大，穩(wěn)定性好，速度快，已廣泛應用于各種通信設備的電源模塊。

圖1

2、無橋PFC電路

圖2為常規(guī)的無橋boost PFC電路

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圖2 在交流電的正半周期，Q1為高頻開關管，Q2為低頻開關管

但是，該電路的共模EMI性能較差，并未得到廣泛使用。

3、dual boost 無橋PFC電路

如圖3，該電路中肖特基二極管D3,D4作為低頻續(xù)流回路

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圖3

該電路和常規(guī)型的boost PFC電路由于電路結(jié)構(gòu)簡單，可以使用低邊驅(qū)動芯片進行驅(qū)動比如UCC27524等。

3、雙向開關型無橋PFC

如圖4所示，對于該電路，正半周期D1,D4導通，負半周期D2,D3導通，大大降低了共模EMI干擾。這種電路較以上兩種稍微復雜，驅(qū)動比較麻煩，因為Q1,Q2采用共源極接法,，一般使用TI隔離芯片進行驅(qū)動，比如使用UCC5310/UCC5320同時驅(qū)動兩根開關管，當然也可以使用兩路隔離的方法分別驅(qū)動兩顆開關管。

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圖4

4、圖騰柱式無橋PFC

如圖5所示，相于dual-boost和雙向開關無橋PFC，省去了兩個二極管，開關管的管體二極管具有反向恢復特性會影響整機的效率，所以這個電路更多地用于CRM和DCM模式，或者使用GaN開關管工作于CCM模式，在驅(qū)動上可以采用TI高壓板橋驅(qū)動芯片或者TI隔離驅(qū)動芯片。

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圖5 D1,D2走低頻信號，Q1,Q2為高頻開關管

總結(jié)

五種PFC電路，在功耗，成本，效率等方面各有優(yōu)劣，同時我們發(fā)現(xiàn)在驅(qū)動上都采用了TI芯片，因為TI內(nèi)部有豐富的MOSFET和IGBT驅(qū)動芯片，包括低邊驅(qū)動，半橋驅(qū)動和隔離驅(qū)動等多種方式，廣泛用于PFC電路。