ZHCADP9 January   2024 UCC21551 , UCC27517A , UCC27624 , UCC27714

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1简介
  5. 2典型 PFC 拓扑
    1. 2.1 升压 PFC
    2. 2.2 交错式升压 PFC
    3. 2.3 无桥升压 PFC
    4. 2.4 无桥图腾柱 PFC
  6. 3PFC 拓扑中的开关和栅极驱动器
  7. 4总结
  8. 5参考资料

无桥图腾柱 PFC

最新开发的一种 PFC 拓扑是图腾柱 PFC。有源无桥拓扑使用开关替代前面所示的无源拓扑中的二极管整流桥。这些附加的电源开关通常为硅 (Si)、碳化硅 (SiC) 或氮化镓 (GaN)。这里重点介绍用于此拓扑的 Si 和 SiC FET。碳化硅 (SiC) FET 只有两个串联的结(而升压拓扑中有三个)。利用 SiC FET 可实现更快的开关和更低的反向恢复电荷,从而降低开关损耗。图 2-4图 2-5 显示了图腾柱 PFC 拓扑的两种配置。

GUID-20240108-SS0I-LSBP-BNRG-GJS69CTWW6KV-low.svg图 2-4 采用二极管进行线路整流的图腾柱 PFC 电路
GUID-20240108-SS0I-ZZ6D-QFPX-ZHN5CHJVNT3D-low.svg图 2-5 采用 MOSFET 进行线路整流的图腾柱 PFC 电路

图腾柱拓扑有两个开关分支,右侧分支带有两个硅 (Si) MOSFET(图 2-5 中的 Q3 和 Q4)或两个二极管(图 2-4 中的 D3 和 D4),左分支带有两个 SiC FET(图 2-4 中的 Q1 和图 2-5 中的 Q2)。右侧分支称为慢桥臂,能够以电网频率(通常为 50Hz 或 60Hz)为交流信号提供线路整流。慢桥臂采用半桥配置,因此需要一个 600V 半桥驱动器。之所以出现这种电压额定值,是因为这些电路通常输出大约 400V 直流。左侧分支即快速桥臂,以高频(100kHz 至 250kHz)进行开关,用于升高电压并调整输入电流。在这种高开关频率下,产生噪声的瞬态会导致操作困难,从而降低效率。这些瞬变是由两个单独接地基准之间的差分电压引起的。栅极驱动器对此噪声的耐受性称为共模瞬态抗扰度 (CMTI)。隔离式栅极驱动器可提供高 CMTI,因此需要隔离式双通道栅极驱动器来输出 SiC 功率 FET 所需的高电流并保持高效率。

对于慢速桥臂,需要一个 600V 半桥栅极驱动器,该驱动器提供高驱动电流和快速开关特性,以驱动所使用的大功率开关。UCC27714 是一款 600V 非隔离式驱动器,具有 4A 峰值灌电流和 4A 峰值拉电流的高输出电流能力。90ns 的低传播延迟、20ns 的延迟匹配以及 HO 和 LO 15ns 的上升和下降时间有助于实现这些系统所需的高效率。

快速桥臂上通常使用的 SiC FET 需要低延迟时间、高 CMTI 和高电流,以更大限度地提高效率。UCC21551 是满足快速桥臂需求的驱动器示例。UCC21551 的 CMTI 额定值为 125V/ns,驱动电流为 4A 拉电流和 6A 灌电流。UCC21551 还具有所需的快速开关特性,例如 33ns 传播延迟和 5ns 最大延迟匹配。UCC21551 的输入侧隔离额定值为 5kVRMS 峰值增强型隔离栅以及 12V 或 17V UVLO 保护。