详细解析五种PFC的开关管驱动方案

什么是PFC？
PFC（Power Factor Correction）-功率因数校正，功率因数，简单的说就是有功功率和视在功率的比值，这里的视在功率被认为是总耗电量，功率因数用来衡量电力被有效的利用程度。功率因数越大，代表电力的有效利用率越高，而功率因数校正就是为了提高用电设备功率因数。
通过调理，使得电网电压和电流同相，同时减少高次谐波从而提高电网的利用率。比如计算机的开关电源，是一种电容输入型电路，由于电压与电流的相位错开，造成交流功率的损失，这时就需要PFC电路来提高功率因数。
常用的PFC电路有哪些？
1、boost PFC 电路
如图1所示，在整流桥后使用一个boost桥进行功率因数校正以及电压稳定。因为boost电路驱动简单，可以采用TI的驱动芯片且驱动电流大，稳定性好，速度快，已广泛应用于各种通信设备的电源模块。

图1
2、无桥PFC电路
图2为常规的无桥boost PFC电路

浅谈五种PFC（功率因数校正）的开关管驱动方案
图2 在交流电的正半周期，Q1为高频开关管，Q2为低频开关管

但是，该电路的共模EMI性能较差，并未得到广泛使用。
3、dual boost 无桥PFC电路
如图3，该电路中肖特基二极管D3,D4作为低频续流回路
浅谈五种PFC（功率因数校正）的开关管驱动方案
图3
该电路和常规型的boost PFC电路由于电路结构简单，可以使用低边驱动芯片进行驱动比如UCC27524等。
3、双向开关型无桥PFC
如图4所示，对于该电路，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。这种电路较以上两种稍微复杂，驱动比较麻烦，因为Q1,Q2采用共源极接法,，一般使用TI隔离芯片进行驱动，比如使用UCC5310/UCC5320同时驱动两根开关管，当然也可以使用两路隔离的方法分别驱动两颗开关管。
浅谈五种PFC（功率因数校正）的开关管驱动方案
图4
4、图腾柱式无桥PFC
如图5所示，相于dual-boost和双向开关无桥PFC，省去了两个二极管，开关管的管体二极管具有反向恢复特性会影响整机的效率，所以这个电路更多地用于CRM和DCM模式，或者使用GaN开关管工作于CCM模式，在驱动上可以采用TI高压板桥驱动芯片或者TI隔离驱动芯片。
浅谈五种PFC（功率因数校正）的开关管驱动方案
图5 D1,D2走低频信号，Q1,Q2为高频开关管
总结
五种PFC电路，在功耗，成本，效率等方面各有优劣，同时我们发现在驱动上都采用了TI芯片，因为TI内部有丰富的MOSFET和IGBT驱动芯片，包括低边驱动，半桥驱动和隔离驱动等多种方式，广泛用于PFC电路。