由于無橋PFC拓撲主要為提高效率(省掉了整流橋及其損耗),但相對傳統(tǒng)Boost PFC,在成本(所用MOS管和快速二極管多一倍)、控制(相對復雜)和EMC方面(EMI和surge需要額外處理才能滿足要求)不具優(yōu)勢,因此該電路適合于對效率要求較高的模塊,對效率要求不高的仍推薦使用傳統(tǒng)Boost PFC電路。
圖2 基本無橋PFC電路原理圖
如圖2所示,為基本無橋PFC電路原理圖,可以看成由兩組對稱的傳統(tǒng)Boost電路組成,其分別由L1/Q1/D1(圖2中綠色部分,這里稱為支路1)和L2/Q2/D2(圖2中藍色部分,這里稱為支路2)構(gòu)成。由于去掉了整流橋,因此帶極性的交流輸入直接加到了Boost電路上,兩組Boost電路在正負半周內(nèi)分時工作(這里稱為PWM工作態(tài)),同時在不處于PWM工作態(tài)時,其MOS管和電感需要為處于PWM工作態(tài)的電路提供電流回到電源的通路,這里稱為續(xù)流態(tài)。具體工作過程分析如下:
在交流輸入正半周內(nèi)(即L電壓和N電壓關(guān)系是Vl>Vn),此時交流輸入電流也為正,支路1的MOS管Q1處于PWM工作態(tài),同時支路2的MOS管Q2續(xù)流,一直導通(可以通過MOS管,也可以通過其體二極管,取決于其控制方法);圖3給出了在正半周內(nèi),Q1導通和關(guān)斷時的電流流向,從圖3可以看出,正半周Q1處于PWM工作狀態(tài),Q2一直續(xù)流實現(xiàn)了PFC功能。
在交流輸入負半周,同理可以分析出相關(guān)工作狀態(tài)。圖4給出了在負半周內(nèi),Q2導通和關(guān)斷時的電流流向,從圖4可以看出,負半周Q2處于PWM工作狀態(tài),Q1一直續(xù)流實現(xiàn)了PFC功能。
圖3 交流輸入正時,Q1導通和關(guān)斷時電流流向
圖4 交流輸入負時,Q2導通和關(guān)斷時電流流向
通過分析傳統(tǒng)Boost PFC和無橋PFC的工作原理及狀態(tài),我們可以得到表1所示差異。在器件使用個數(shù)上,無橋PFC省掉了一個整流橋,但MOS管和快速二極管需要多用一倍,在成本上處于明顯劣勢;同時通過導通和關(guān)斷時的電流路徑可以知道,無橋PFC用“1個體二極管或MOS管”的損耗代替了傳統(tǒng)Boost PFC的“2個整流二極管”的損耗,可明顯提高效率。
表1:傳統(tǒng)Boost PFC和無橋PFC對比
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