應(yīng)對 EMI 挑戰(zhàn)

工程師可以通過將 PFC 電感器拆分為兩個元件來解決 EMI 濾波器設(shè)計難題：電感較高的電感器 (L_g) 連接到交流電源，電感較低的電感器 (L_b) 與電容器串聯(lián)并與功率級并聯(lián)放置，如圖 13 所示。拆分電感器設(shè)置的理念是允許較大的交流紋波電流流經(jīng)串聯(lián)電感器和電容器（較低的總阻抗），并盡可能減小 L_b（較高阻抗）和交流電源上的電流紋波。由于差模噪聲較低，因此 EMI 濾波器設(shè)計變得更簡單。

盡管修改后的軟開關(guān) CRM PFC 確實使您可以克服 EMI 濾波器設(shè)計難題，但 CRM PFC 本身需要額外的檢測和控制工作來確定 PFC 有源開關(guān)導(dǎo)通時序，從而確保軟開關(guān)。一種選擇是添加電流檢測器件（例如電流互感器）來檢測零電流點，這樣您就可以根據(jù) FET C_oss 計算有源 FET 導(dǎo)通時序。檢測和控制系統(tǒng)中的傳播延遲和元件容差將導(dǎo)致有源 FET 導(dǎo)通時序誤差。由于該控制方案需要逐周期檢測和控制，因此您應(yīng)該需要更高的 MCU 資源使用量。

另一種方法是根據(jù)輸入和輸出電壓檢測結(jié)果以及 PFC 電感和 FET C_oss 計算所需的 FET 導(dǎo)通和關(guān)斷時間。然后，您可以使用 FET 漏源電壓檢測來確定是否實現(xiàn)了軟開關(guān)。如果在柵極信號變?yōu)楦唠娖街奥┰措妷翰蛔優(yōu)樨撝?，則意味著 FET 處于硬開關(guān)狀態(tài)。

以圖 13 所示的 FET 為例，延長 HFFET_HS 導(dǎo)通時間允許更多負電流將 HFFET_LS C_oss 放電，從而實現(xiàn)軟開關(guān)。如果在柵極信號變?yōu)楦唠娖街奥┰措妷鹤優(yōu)樨撝?，則意味著 FET 已處于軟開關(guān)狀態(tài)?？s短 HFFET_HS 的導(dǎo)通時間將更大限度地減小均方根電流，從而提高效率。這樣，F(xiàn)ET 導(dǎo)通時間不再在每個周期更新，而是僅在沒有發(fā)生軟開關(guān)時進行調(diào)整，從而節(jié)省了大量 MCU 資源。

將所需的軟開關(guān)檢測電路與 FET 集成可以進一步簡化系統(tǒng)。如圖 5 所示，LMG3526R030 器件在一個封裝中集成了 GaN FET、驅(qū)動器、保護功能和 FET 漏源電壓檢測功能。只要 GaN FET 在通道導(dǎo)通之前處于第三象限導(dǎo)通狀態(tài)，LMG3526R030 就會發(fā)送一個零電壓檢測脈沖來指示軟開關(guān)。

圖 14 所示為具有和不具有第三象限導(dǎo)通的 LMG3526R030 示例波形。

使用 LMG3526R030 中的零電壓檢測功能，變頻、ZVS、5kW、基于 GaN 的兩相圖騰柱 PFC 參考設(shè)計通過結(jié)合元件、拓撲和控制系統(tǒng)創(chuàng)新技術(shù)，展示了 99.1% 以上的峰值效率。