功率因數(shù)校正(Power Factor Correction,PFC)技術(shù)分為無源功率因校正數(shù)和有源功率因數(shù)校正兩種,其中有源功率因數(shù)校正方式應(yīng)用最為廣泛。
PFC電路目的是使得交流輸入電流波形跟隨交流電壓,其輸入特性近可能接近電阻特性, 因此通常讓電感位于交流輸入端口或整流橋后 ,減小輸入電流的峰值,降低輸入諧波,減少輸入EMI濾波元件。
PFC電路將交流電壓轉(zhuǎn)化為直流電壓,必然有一段時間交流電壓幅值小于直流電壓,因此 PFC電路通常選擇升壓電路拓?fù)?/strong> ,即一般直流側(cè)電壓高于交流電壓幅值。
(1)傳統(tǒng)有橋PFC電路
優(yōu)點:
1)電路簡單:只需要一個功率管,且驅(qū)動共地;
2)控制簡單,單Boost電路,不存在換相,應(yīng)用成熟度高;
3)電感電流連續(xù)時,整流橋工頻切換、共模干擾小;
缺點:
整流橋+Boost電路,回路串聯(lián)器件多,導(dǎo)致?lián)p耗大,效率低;
** (2)傳統(tǒng)無橋PFC**
優(yōu)點:
1)電路簡單,使用器件少,驅(qū)動共地;
2)回路只串聯(lián)兩個器件,有利于高效率;
缺點:
由于電感的原因,在電壓負(fù)半周期時,L線存在對地高頻跳動,即存在共模EMC問題;
(3)二極管鉗位無橋PFC
在地和L線、N線之間增加二極管以后,在電壓正負(fù)半周期中,二極管各續(xù)流半個周期,實現(xiàn)鉗位的作用。
優(yōu)點:
1)通過二極管的鉗位作用,避免電感造成L線和N線電壓對地高頻跳動,解決共模EMC問題;
2)浪涌和雷擊時,增加的二極管可以實現(xiàn)分流,提高防浪涌能力;
缺點:
1)由于鉗位二極管的作用,需要兩個PFC電感,在電壓正負(fù)半周期中,各只有一個電感參與工作,電感利用率低;
2)增加了2個工頻二極管,且在CCM模式下,鉗位二極管各導(dǎo)通半個周期,對效率略有影響。
(4) 二極管鉗位無橋PFC
在地和L線、N線之間增加電容以后,在電壓正負(fù)半周期中,高頻噪聲可以通過電容短路,實現(xiàn)輸入電壓對地穩(wěn)定的作用。
優(yōu)點:
1)通過電容的鉗位作用,避免電感造成L線和N線電壓對地高頻跳動,解決共模EMC問題;
2)浪涌和雷擊時,電容可以吸收部分能量,提高防浪涌能力;
缺點:
1)需要兩個PFC電感,在電壓正負(fù)半周期中,各只有一個電感參與工作,電感利用率低;
2)電容鉗位效果與其容值有關(guān),其電容容值影響到輸入的無功電流和EMI抑制效果,影響到效率。
(5) 圖騰柱無橋PFC
優(yōu)點:
1)器件使用少,有利于高功率密度,高效率;
2)二極管各交替導(dǎo)通半個周期,無EMC問題;
缺點:
MOSFET的體二極管反向恢復(fù),適合工作在DCM模式下,一般進(jìn)行多相交錯并聯(lián);
隨著SiC、GaN器件的普及,將二極管替換為低導(dǎo)通阻抗MOSFET,實現(xiàn)高效率高功率密度。
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