圖騰無(wú)橋PFC電路，自己第一次接觸，看了幾篇論文學(xué)習(xí)了一下其相關(guān)的知識(shí)，簡(jiǎn)單總結(jié)一下分享出來(lái)，希望對(duì)大家有所幫助。圖騰無(wú)橋是一種簡(jiǎn)單、效率高且成本低的功率因數(shù)校正電路，其電路結(jié)構(gòu)如圖一所示：

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圖一 圖騰無(wú)橋PFC電路拓?fù)?/p>

圖騰柱無(wú)橋PFC電路的工作原理如下：D1, D2是低頻二極管，S1, S2作為高頻功率管;DS1是S1的寄生體二極管，DS2是S2的寄生體二極管。

當(dāng)交流輸入處在正半周工作周期內(nèi)，電路工作狀態(tài)為如圖二所示：高頻功率管S2導(dǎo)通，交流輸入通過(guò)S2, D2開(kāi)始對(duì)L1進(jìn)行充電，L1在功率管導(dǎo)通階段進(jìn)行儲(chǔ)能;負(fù)載由輸出電容供電，輸出地通過(guò)低頻二極管D2連接到輸入端。當(dāng)功率管S2導(dǎo)通結(jié)束時(shí)，工作狀態(tài)轉(zhuǎn)為如圖二(d)所示：流過(guò)S2的電流轉(zhuǎn)變到S1的寄生體二極管DS1上。DS1和D2構(gòu)成L1的續(xù)流通路，L1的電壓反向，L1釋放電能;L1和交流輸入共同向輸出電容和負(fù)載提供電能。

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圖二 正半周工作過(guò)程

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圖三 負(fù)半周工作過(guò)程

當(dāng)交流輸入處在負(fù)半周工作周期內(nèi)，電路工作狀態(tài)和以上分析保持一致，具體如圖三所示：高頻功率管S1開(kāi)通，交流輸入通過(guò)S1, D1開(kāi)始對(duì)L1進(jìn)行反向充電;L1在功率管導(dǎo)通階段進(jìn)行儲(chǔ)能，負(fù)載由輸出電容供電;輸出母線通過(guò)D1連接到輸入端。功率管導(dǎo)通結(jié)束時(shí)，流過(guò)S1的電流轉(zhuǎn)變到S2的寄生體二極管DS2上，其和D1構(gòu)成L1續(xù)流通路，L1兩端電壓反向，L1釋放電能，L1和交流輸入共同向Co和負(fù)載供給能量。結(jié)合以上工作模式我們就可以知道：在輸入的正半周，S2處于高頻開(kāi)通與關(guān)斷狀態(tài)，D2一直保持正向開(kāi)通狀態(tài)。在輸入的負(fù)半周，S1處于高頻通斷狀態(tài)，D1一直保持正向開(kāi)通狀態(tài)，因此開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)的變化情況如圖四所示：

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圖四 圖騰柱PFC開(kāi)關(guān)信號(hào)通過(guò)以上對(duì)工作過(guò)程的分析我們可以得到一個(gè)結(jié)論：

圖騰無(wú)橋PFC電路實(shí)質(zhì)上是一種Boost PFC變換器

，所以其控制參數(shù)的設(shè)計(jì)完全可以按照Boost的相關(guān)理論去進(jìn)行，并且根據(jù)其電路工作過(guò)程的對(duì)稱性，我們以電網(wǎng)電壓處于正半周工作周期內(nèi)時(shí)進(jìn)行分析，其電路結(jié)構(gòu)如圖五所示：

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圖五 電網(wǎng)電壓正半周L1相電路結(jié)構(gòu)圖

根據(jù)以上的分析，搭建Matlab仿真模型如下：

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圖六 仿真模型

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圖七 控制電路模型

關(guān)于圖七，控制上我們采用電壓電流雙閉環(huán)的平均電流控制，注意我們通過(guò)取絕對(duì)值操作將輸入的電網(wǎng)電流統(tǒng)一變?yōu)檎胫芷趦?nèi)，進(jìn)而方便控制;并且，通過(guò)檢測(cè)輸入電壓實(shí)現(xiàn)過(guò)零檢測(cè)，與原來(lái)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行取與操作，進(jìn)而決定導(dǎo)通時(shí)序。仿真結(jié)果如圖七所示：

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圖七 仿真結(jié)果

由圖七可知，母線電壓基本穩(wěn)定在400V附近，由于整流電路的特殊性，母線電壓上存在100Hz的二倍頻(相對(duì)于輸入50Hz)的紋波，故正常;交流電流與交流電壓相位相同，可實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)。此外，相比于單相PWM整流(四個(gè)開(kāi)關(guān)管)而言，圖騰無(wú)橋PFC無(wú)法完美地實(shí)現(xiàn)保證功率因數(shù)的同時(shí)，并網(wǎng)電流的諧波畸變率(THD)又足夠低。因此，觀察圖七的交流電流可看出其有稍微的畸變，不是完美的正弦波，但這在可以接受的范圍內(nèi)。

最后說(shuō)一下圖騰無(wú)橋PFC電路的缺點(diǎn)：結(jié)合電路工作原理，MOSFET的寄生體二極管和傳統(tǒng)BOOST有源PFC中的二極管有著同樣的作用。假設(shè)采用MOSFET作為功率管，并且工作在電流連續(xù)模式(CCM)，如圖三(d)示。在S2斷開(kāi)時(shí)間，S1的體二極管和快速二極管起到同樣的作用;當(dāng)S2重新導(dǎo)通時(shí)，S2中既有輸入電流，還包含S1寄生體二極管的反向恢復(fù)電流，這樣在S2上就會(huì)造成非常高的損耗，更甚者由于反向恢復(fù)所產(chǎn)生的電流尖峰超過(guò)開(kāi)關(guān)管S2的耐流限制從而擊穿開(kāi)關(guān)管，因此其不適合工作在大功率連續(xù)模式，進(jìn)而限制了其應(yīng)用場(chǎng)合。

然而，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，CaN、SiC等高性能器件開(kāi)始出現(xiàn)，它們具有反向恢復(fù)時(shí)間極短且能反向?qū)ǖ奶匦?，這個(gè)問(wèn)題迎刃而解，進(jìn)而大大擴(kuò)展了圖騰柱無(wú)橋PFC電路使用范圍。