低传导耗损、高效率的图腾柱 PFC 来了！

由于经济原因和对环境的关注，电力转换系统效率变得越来越重要。80 Plus中定义的效率级别需要达到96%才能获得钛金等级认证。要实现如此之高的效率，使用传统拓扑的电源公司将面临巨大的设计挑战。

一个离线电源由功率因数校正 (PFC) 和一个DC/DC转换器组成。PFC强制输入电流随输入电压的变化而变化，这样的话，任何的电器负载将表现为一个电阻器。为了提高效率，人们已经研究了不同的PFC拓扑，其中包括传统PFC、半无桥式PFC、双向无桥PFC和图腾柱无桥PFC。在所有这些不同的PFC拓扑中，由于其使用的组件数量最少、具有最低传导损耗，并且提供的效率最高，图腾柱PFC引起了人们越来越多的关注。

图1显示的是一个图腾柱PFC结构。与传统的PFC相比，电力传导路径只包含一个二极管，而不是两个。此外，碳化硅 (SiC) 二极管被MOSFET所取代，以实现同步整流。电力传导损耗也因此降低。除此之外，可用普通MOSFET 取代D1和D2，以进一步提高效率。

图1：图腾柱PFC

虽然图腾柱PFC的概念已经存在了很多年，技术方面的应用挑战妨碍了它的广泛使用。

首先，由于MOSFET体二极管的慢反向恢复，图腾柱PFC无法在连续传导模式 (CCM) 中运行。其次，图腾柱PFC拓扑中有一个固有问题：输入电流在AC零交叉上有一个巨大尖峰。这些尖峰破坏了电流波形，并且使总谐波失真 (THD) 无法达到技术规格的要求。第三，Q3和Q4在每半个AC周期内的PFC激活开关与同步整流开关之间交替切换。这个交替切换需要控制器能够根据正或负的AC周期提供一个具有D（占空比）或1-D的脉宽调制 (PWM) 波形。

借助UCD3138等现代数字控制器，高级控制算法被开发出来，其中的开关以特殊的顺序打开，并且每个开关执行一个软启动机制。因此，电流尖峰被大大地减少。此外，数字PWM输出是很灵活的，可以根据运行条件生成D或1-D。最后，随着氮化镓 (GaN) FET的问世，免二极管结构也使得CCM图腾柱PFC成为可能。

为了实现效率的高标准，现在是时候用图腾柱PFC取代传统PFC了。图2显示的由UCD3138控制的CCM图腾柱PFC的电流波形，可以看出其波形是多么的平滑。

图2：CCM图腾柱PFC的电流波形

图腾柱PFC已就绪。。。你准备好了吗？

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