单相PFC电路设计

功率因数校正（Power Factor Correction，PFC）技术分为无源功率因校正数和有源功率因数校正两种，其中有源功率因数校正方式应用最为广泛。

PFC电路目的是使得交流输入电流波形跟随交流电压，其输入特性近可能接近电阻特性， 因此通常让电感位于交流输入端口或整流桥后 ，减小输入电流的峰值，降低输入谐波，减少输入EMI滤波元件。

PFC电路将交流电压转化为直流电压，必然有一段时间交流电压幅值小于直流电压，因此 PFC电路通常选择升压电路拓扑 ，即一般直流侧电压高于交流电压幅值。

（1）传统有桥PFC电路

优点：

1）电路简单：只需要一个功率管，且驱动共地；

2）控制简单，单Boost电路，不存在换相，应用成熟度高；

3）电感电流连续时，整流桥工频切换、共模干扰小；

缺点：

整流桥+Boost电路，回路串联器件多，导致损耗大，效率低；

** （2）传统无桥PFC**

优点：

1）电路简单，使用器件少，驱动共地；

2）回路只串联两个器件，有利于高效率；

缺点：

由于电感的原因，在电压负半周期时，L线存在对地高频跳动，即存在共模EMC问题；

（3）二极管钳位无桥PFC

在地和L线、N线之间增加二极管以后，在电压正负半周期中，二极管各续流半个周期，实现钳位的作用。

优点：

1）通过二极管的钳位作用，避免电感造成L线和N线电压对地高频跳动，解决共模EMC问题；

2）浪涌和雷击时，增加的二极管可以实现分流，提高防浪涌能力；

缺点：

1）由于钳位二极管的作用，需要两个PFC电感，在电压正负半周期中，各只有一个电感参与工作，电感利用率低；

2）增加了2个工频二极管，且在CCM模式下，钳位二极管各导通半个周期，对效率略有影响。

（4） 二极管钳位无桥PFC

在地和L线、N线之间增加电容以后，在电压正负半周期中，高频噪声可以通过电容短路，实现输入电压对地稳定的作用。

优点：

1）通过电容的钳位作用，避免电感造成L线和N线电压对地高频跳动，解决共模EMC问题；

2）浪涌和雷击时，电容可以吸收部分能量，提高防浪涌能力；

缺点：

1）需要两个PFC电感，在电压正负半周期中，各只有一个电感参与工作，电感利用率低；

2）电容钳位效果与其容值有关，其电容容值影响到输入的无功电流和EMI抑制效果，影响到效率。

（5） 图腾柱无桥PFC

优点：

1）器件使用少，有利于高功率密度，高效率；

2）二极管各交替导通半个周期，无EMC问题；

缺点：

MOSFET的体二极管反向恢复，适合工作在DCM模式下，一般进行多相交错并联；

随着SiC、GaN器件的普及，将二极管替换为低导通阻抗MOSFET，实现高效率高功率密度。