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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, 實際上有很多種不同樣式的無橋PFC. 詳見：http://www.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)半周的時候, 兩個管子一個續(xù)流一個充當(dāng)高頻開關(guān)
這種拓?fù)涞膬?yōu)點是使用功率元件比較少, 兩個管子可以一起驅(qū)動, 這簡化了驅(qū)動電路的設(shè)計, 同時讓直接使用傳統(tǒng)APFC的控制芯片成為可能.
但它同時存在幾個問題, 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
針對頭一個問題, 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能同時驅(qū)動, 而在兩個低頻二極管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€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), 他們可以同時驅(qū)動, 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
缺點在于整個電路的電勢相對于大地都在劇烈變化, 會產(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)計可以很緊湊
但是S1和S2需要使用不同的驅(qū)動信號, 工頻周期不同信號也不一樣, 增加了控制的復(fù)雜性, S2不容易驅(qū)動(可以嘗試IR2110等自舉驅(qū)動芯片)
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€電感, 利用率不高, 體積較大, S2極難驅(qū)動
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, 每一時刻電流只通過兩個功率開關(guān)器件, 比傳統(tǒng)PFC的三個少, 在不使用軟開關(guān)和交錯技術(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://www.zg4o1577.cn/bbs/dpj-30914-1.html

作者: MS壞姨姨 時間: 2016-9-22 09:43
這里只有五種吧

歡迎光臨 (http://www.zg4o1577.cn/bbs/)

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