單相PFC電路設計

功率因數校正（Power Factor Correction，PFC）技術分為無源功率因校正數和有源功率因數校正兩種，其中有源功率因數校正方式應用最為廣泛。

PFC電路目的是使得交流輸入電流波形跟隨交流電壓，其輸入特性近可能接近電阻特性， 因此通常讓電感位于交流輸入端口或整流橋后 ，減小輸入電流的峰值，降低輸入諧波，減少輸入EMI濾波元件。

PFC電路將交流電壓轉化為直流電壓，必然有一段時間交流電壓幅值小于直流電壓，因此 PFC電路通常選擇升壓電路拓撲 ，即一般直流側電壓高于交流電壓幅值。

（1）傳統有橋PFC電路

優點：

1）電路簡單：只需要一個功率管，且驅動共地；

2）控制簡單，單Boost電路，不存在換相，應用成熟度高；

3）電感電流連續時，整流橋工頻切換、共模干擾??；

缺點：

整流橋+Boost電路，回路串聯器件多，導致損耗大，效率低；

** （2）傳統無橋PFC**

優點：

1）電路簡單，使用器件少，驅動共地；

2）回路只串聯兩個器件，有利于高效率；

缺點：

由于電感的原因，在電壓負半周期時，L線存在對地高頻跳動，即存在共模EMC問題；

（3）二極管鉗位無橋PFC

在地和L線、N線之間增加二極管以后，在電壓正負半周期中，二極管各續流半個周期，實現鉗位的作用。

優點：

1）通過二極管的鉗位作用，避免電感造成L線和N線電壓對地高頻跳動，解決共模EMC問題；

2）浪涌和雷擊時，增加的二極管可以實現分流，提高防浪涌能力；

缺點：

1）由于鉗位二極管的作用，需要兩個PFC電感，在電壓正負半周期中，各只有一個電感參與工作，電感利用率低；

2）增加了2個工頻二極管，且在CCM模式下，鉗位二極管各導通半個周期，對效率略有影響。

（4） 二極管鉗位無橋PFC

在地和L線、N線之間增加電容以后，在電壓正負半周期中，高頻噪聲可以通過電容短路，實現輸入電壓對地穩定的作用。

優點：

1）通過電容的鉗位作用，避免電感造成L線和N線電壓對地高頻跳動，解決共模EMC問題；

2）浪涌和雷擊時，電容可以吸收部分能量，提高防浪涌能力；

缺點：

1）需要兩個PFC電感，在電壓正負半周期中，各只有一個電感參與工作，電感利用率低；

2）電容鉗位效果與其容值有關，其電容容值影響到輸入的無功電流和EMI抑制效果，影響到效率。

（5） 圖騰柱無橋PFC

優點：

1）器件使用少，有利于高功率密度，高效率；

2）二極管各交替導通半個周期，無EMC問題；

缺點：

MOSFET的體二極管反向恢復，適合工作在DCM模式下，一般進行多相交錯并聯；

隨著SiC、GaN器件的普及，將二極管替換為低導通阻抗MOSFET，實現高效率高功率密度。