ZHCAC32 September 2020
#GUID-8F3AC6B6-CD17-469D-A5B6-20CC4E2367B1 所示为图腾柱 PFC 拓扑,这是一种传统的升压 PFC,其中二极管电桥的一半被半桥配置中的有源开关 S1 和 S2 所取代,因此称为“图腾柱”。二极管 S3 和 S4 形成 50Hz 至 60Hz 的慢速线路频率桥臂,可以是慢速交流整流器二极管,也可以替换为低 RDS(on) 同步 MOSFET 以提高效率。
图腾柱 PFC 具有提高效率的优势。主电流一次仅流经两个开关。S1 和 S2 与互补 PWM 信号同步驱动,慢速线路频率桥臂上的 S3/S4 可以是二极管或低 Rds(on) Si MOSFET,以便进一步降低传导损耗。其次,由于器件数量较少,因此可提供更高的功率密度和更低的 BOM 成本。最后,图腾柱 PFC 本身就可以双向运行,非常适合 V2G 应用和车载双向电池充电器。唯一的缺点是,对于硅 MOSFET,图腾柱排列允许仅在断续导通模式 (DCM) 或临界导通模式 (CrM) 下运行,因为如果允许连续导通模式 (CCM),MOSFET 体二极管的反向恢复会导致过多的损耗。硅 MOSFET 中体二极管的反向恢复时间远多于标准快速恢复二极管的反向恢复时间。因此,反向恢复损耗将非常高,效率将很低。尽管图腾柱无桥升压 PFC 在与硅 MOSFET 配合使用时受到限制,但具有零恢复反向导通功能的碳化硅 (SiC) 和氮化镓 (GaN) 开关器件出现后,因此即使在 CCM 运行时也是优选。该图腾柱 PFC 可通过交错功率级扩展为更高功率,如#GUID-FC66BE09-A3A0-4874-BE8C-6F7640255364 所示。
效率为 98.6% 且适用于混合动力汽车/电动汽车车载充电器的 6.6kW 图腾柱 PFC 参考设计 和高效率 GaN CCM 图腾柱无桥功率因数校正 (PFC) 参考设计展示了交错式 PFC 在电动汽车充电应用中的应用。