ZHCAC32 September 2020
3.1 單相圖騰柱 PFC
#GUID-8F3AC6B6-CD17-469D-A5B6-20CC4E2367B1 所示為圖騰柱 PFC 拓撲，這是一種傳統(tǒng)的升壓 PFC，其中二極管電橋的一半被半橋配置中的有源開關 S1 和 S2 所取代，因此稱為“圖騰柱”。二極管 S3 和 S4 形成 50Hz 至 60Hz 的慢速線路頻率橋臂，可以是慢速交流整流器二極管，也可以替換為低 RDS(on) 同步 MOSFET 以提高效率。
圖 3-1 圖騰柱 PFC. 圖騰柱 PFC 具有提高效率的優(yōu)勢。主電流一次僅流經兩個開關。S1 和 S2 與互補 PWM 信號同步驅動，慢速線路頻率橋臂上的 S3/S4 可以是二極管或低 Rds(on) Si MOSFET，以便進一步降低傳導損耗。其次，由于器件數量較少，因此可提供更高的功率密度和更低的 BOM 成本。最后，圖騰柱 PFC 本身就可以雙向運行，非常適合 V2G 應用和車載雙向電池充電器。唯一的缺點是，對于硅 MOSFET，圖騰柱排列允許僅在斷續(xù)導通模式 (DCM) 或臨界導通模式 (CrM) 下運行，因為如果允許連續(xù)導通模式 (CCM)，MOSFET 體二極管的反向恢復會導致過多的損耗。硅 MOSFET 中體二極管的反向恢復時間遠多于標準快速恢復二極管的反向恢復時間。因此，反向恢復損耗將非常高，效率將很低。盡管圖騰柱無橋升壓 PFC 在與硅 MOSFET 配合使用時受到限制，但具有零恢復反向導通功能的碳化硅 (SiC) 和氮化鎵 (GaN) 開關器件出現后，因此即使在 CCM 運行時也是優(yōu)選。該圖騰柱 PFC 可通過交錯功率級擴展為更高功率，如#GUID-FC66BE09-A3A0-4874-BE8C-6F7640255364 所示。
圖 3-2 交錯式圖騰柱 PFC. 效率為 98.6% 且適用于混合動力汽車/電動汽車車載充電器的 6.6kW 圖騰柱 PFC 參考設計 和高效率 GaN CCM 圖騰柱無橋功率因數校正 (PFC) 參考設計展示了交錯式 PFC 在電動汽車充電應用中的應用。