一文解析功率因数校正电路的开关管驱动方案

PFC(Power Factor Correction)即功率因数校正，通过调理使电网电压和输入电流同相位并减小高次谐波，有利于降低用电设备对电网的影响并提高电网利用率，已经成为很多电网输入应用场合的基本要求。

常用的有桥PFC为boost PFC电路，如图1所示，在整流桥之后使用一个boost电路完成功率因素校正和输出电压稳定的功能。选用boost电路的一个重要原因就是boost电路具有驱动简单的特点。对于这种有桥boost PFC电路可以采用TI的低边驱动芯片，如UCC27524,UCC27517等。这种驱动芯片相对于分立器件方案，具有驱动电流大，驱动速度快，尺寸更小，可靠性更高的特点，目前广泛应用于各种通信电源模块，家用空调等场合。

图1

随着电力电子技术的发展，人们对功率变换器效率的要求也越来越高。无桥PFC电路也越来越多被采用。常规无桥boostPFC电路如图2所示，在正半周期时，Q1作为高频开关，Q2作为低频开关。但是此电路的共模EMI 性能较差，并没有被广泛采用。电路通过演变产生dual boost 无桥PFC（图3）和双向开关型无桥PFC（图4）。对于dual boost PFC 电路，低频续流回路为肖特基二极管D3 和D4, 对于双向开关型无桥PFC，正半周期D1,D4导通，负半周期D2,D3导通，大大降低了共模EMI 干扰。由图可见，常规无桥boost PFC 和改进型的dual boost PFC驱动较为简单，可以使用低边驱动芯片如UCC27524。对于双向开关型无桥PFC，驱动较为复杂，开关管Q1,Q2是共源极接法，因此可以使用TI 隔离驱动芯片UCC5310/UCC5320同时驱动两颗开关管，也可以使用两路隔离驱动芯片UCC21520分别驱动两颗开关管。

图2

图3

图4

图5也是由常规无桥PFC演变来的，我们称之为图腾柱式无桥PFC，相对于改进型dual-boost 和双向开关无桥PFC，省去了两颗二极管，节省了成本。其中二极管D1,D2走低频信号，两个 开关管Q1,Q2为高频管，开关管体二极管的反向恢复特性会影响整机效率，因此该电路被更多应用于DCM和CRM 模式，或者使用GaN 开关管实现的CCM 模式电路。开关管的驱动方案可以考虑使用TI 高压半桥驱动芯片如UCC27712，或者使用TI隔离驱动芯片如UCC21520（UCC21520自举供电电路可以参考datasheet里的典型原理图）。

图5

TI拥有丰富的MOSFET，IGBT驱动芯片，包括低边驱动，半桥驱动，隔离驱动等等，在PFC电路中被广泛应用。