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控制電感充放電，強制輸入電流波形跟蹤電壓波形，實現功率因數接近1和輸出電壓升壓。

工作原理：利用電感儲能特性，在開關管導通時充電、關斷時釋放能量，結合閉環控制使電流與電壓同相位，減少電網諧波污染。

PFC升壓電路構成：

1.電感（L）：儲能元件，開關管導通時充電，關斷時釋放能量。

2.開關管（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）：單向導通，確保電流僅流向輸出端。

4.輸出電容（C）：濾波穩壓，維持直流輸出電壓。

5.控制芯片：通過電壓電流反饋調節開關管，實現波形跟蹤。

工作過程

1.開關管導通階段：

輸入電壓經整流后對電感充電，電流線性上升，電能轉化為磁能儲存。

二極管因反向偏置截止，輸出電容向負載供電。

2.開關管關斷階段：

電感產生反向電動勢，與輸入電壓疊加，通過二極管向輸出電容和負載釋放能量。

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

升壓PFC：

PFC升壓電路,原理

這種拓撲使用廣泛，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

與傳統的升壓PFC相比，交錯式升壓PFC是一種更高效、更復雜的選擇。交錯式升壓PFC可提高系統效率，但會增加元件數量。交錯式升壓系統的柵極驅動器要求與升壓系統非常相似，只是第二個MOSFET需要一個額外的通道。為了驅動此拓撲所需的兩個MOSFET，通常使用雙通道低側柵極驅動器。下圖是一個交錯式升壓電路。

PFC升壓電路,原理

升壓PFC采用了單個低側MOSFET、一個電感器和一個二極管。為了實現高效的交流/直流轉換，MOSFET柵極驅動器必須滿足特定的要求才能有效驅動MOSFET。這些驅動器的一些要求包括峰值驅動電流和開關特性。

由于PFC需要高功率開關，因此需要高驅動電流。上升和下降時間以及傳播延遲等快速開關特性可實現快速開關轉換，從而減少損耗并提高效率。需要快速開關轉換的原因在于MOSFET中的開關損耗。由于可以處理動態電壓和電流，MOSFET在導通和關斷期間效率很低。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、非隔離式柵極驅動器驅動，下圖為升壓PFC。

PFC升壓電路,原理