PFC升壓電路,工作原理詳解-KIA MOS管

PFC升壓電路原理

PFC升壓電路通過高頻開關(guān)控制電感充放電，強(qiáng)制輸入電流波形跟蹤電壓波形，實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)接近1和輸出電壓升壓。

工作原理：利用電感儲能特性，在開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)充電、關(guān)斷時(shí)釋放能量，結(jié)合閉環(huán)控制使電流與電壓同相位，減少電網(wǎng)諧波污染。

PFC升壓電路構(gòu)成：

1.電感（L）：儲能元件，開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)充電，關(guān)斷時(shí)釋放能量。

2.開關(guān)管（如MOSFET）：高頻通斷控制電感電流，占空比決定升壓幅度。

3.二極管（D）：單向?qū)ǎ_保電流僅流向輸出端。

4.輸出電容（C）：濾波穩(wěn)壓，維持直流輸出電壓。

5.控制芯片：通過電壓電流反饋調(diào)節(jié)開關(guān)管，實(shí)現(xiàn)波形跟蹤。

工作過程

1.開關(guān)管導(dǎo)通階段：

輸入電壓經(jīng)整流后對電感充電，電流線性上升，電能轉(zhuǎn)化為磁能儲存。

二極管因反向偏置截止，輸出電容向負(fù)載供電。

2.開關(guān)管關(guān)斷階段：

電感產(chǎn)生反向電動(dòng)勢，與輸入電壓疊加，通過二極管向輸出電容和負(fù)載釋放能量。

輸出電壓升至高于輸入峰值（如220VAC升壓至400V DC），實(shí)現(xiàn)升壓功能。

升壓PFC：

PFC升壓電路,原理

這種拓?fù)涫褂脧V泛，采用的元器件有EMI濾波器、橋式整流器、升壓電感器、升壓FET和升壓二極管。

PFC升壓電路圖

與傳統(tǒng)的升壓PFC相比，交錯(cuò)式升壓PFC是一種更高效、更復(fù)雜的選擇。交錯(cuò)式升壓PFC可提高系統(tǒng)效率，但會增加元件數(shù)量。交錯(cuò)式升壓系統(tǒng)的柵極驅(qū)動(dòng)器要求與升壓系統(tǒng)非常相似，只是第二個(gè)MOSFET需要一個(gè)額外的通道。為了驅(qū)動(dòng)此拓?fù)渌璧膬蓚€(gè)MOSFET，通常使用雙通道低側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)器。下圖是一個(gè)交錯(cuò)式升壓電路。

PFC升壓電路,原理

升壓PFC采用了單個(gè)低側(cè)MOSFET、一個(gè)電感器和一個(gè)二極管。為了實(shí)現(xiàn)高效的交流/直流轉(zhuǎn)換，MOSFET柵極驅(qū)動(dòng)器必須滿足特定的要求才能有效驅(qū)動(dòng)MOSFET。這些驅(qū)動(dòng)器的一些要求包括峰值驅(qū)動(dòng)電流和開關(guān)特性。

由于PFC需要高功率開關(guān)，因此需要高驅(qū)動(dòng)電流。上升和下降時(shí)間以及傳播延遲等快速開關(guān)特性可實(shí)現(xiàn)快速開關(guān)轉(zhuǎn)換，從而減少損耗并提高效率。需要快速開關(guān)轉(zhuǎn)換的原因在于MOSFET中的開關(guān)損耗。由于可以處理動(dòng)態(tài)電壓和電流，MOSFET在導(dǎo)通和關(guān)斷期間效率很低。其他要求包括欠壓鎖定和噪聲處理能力。升壓PFC通常由單通道、低側(cè)、非隔離式柵極驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，下圖為升壓PFC。

PFC升壓電路,原理