一種改進(jìn)的無橋Boost功率因數(shù)校正電路

摘要：無橋電路由于電流流經(jīng)功率回路中半導(dǎo)體器件的減少，相對(duì)傳統(tǒng)整流橋的電路拓?fù)湫实玫教嵘?，在低壓輸入和中?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/功率">功率應(yīng)用場合意義顯著。現(xiàn)有的無橋電路存在EMI問題突出等不足，為此對(duì)現(xiàn)有無橋Boost型電路進(jìn)行改進(jìn)，提出了具有高效率、高功率因數(shù)和低EMI噪聲的新型無橋Boost功率因數(shù)校正(PFC)拓?fù)?，在理論分析的基礎(chǔ)上使用Pspice 9．2進(jìn)行仿真驗(yàn)證。設(shè)計(jì)了一臺(tái)85～265 V交流輸入，400 V／300 W輸出的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，進(jìn)一步驗(yàn)證了該無橋變換器的良好電氣特性。
關(guān)鍵詞：功率因數(shù)校正；無橋變換器；電磁干擾

1 引言
無橋PFC變換器在低壓輸入和中大功率場合具有明顯的效率優(yōu)勢，但現(xiàn)有無橋PFC變換器仍不成熟，文獻(xiàn)對(duì)現(xiàn)有的多種無橋電路進(jìn)行比
較，指出雙Boost無橋拓?fù)渚哂须娏鳈z測電路簡單、導(dǎo)通損耗低、EMI噪聲小且兩個(gè)開關(guān)管可以共用同一PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)等特點(diǎn)，成為現(xiàn)有無橋Boost型拓?fù)涔こ虘?yīng)用的最優(yōu)選擇。但此電路的缺點(diǎn)是開關(guān)管只能選擇無反并二極管封裝的IGBT，因此電路的工作頻率將受到限制，在功率不大的情況下，難以選擇合適的控制策略，如臨界電流模式(BCM)控制。若開關(guān)管選用功率MOSFET，其中一個(gè)電感正常工作時(shí)，另一電感中會(huì)有逆向電流產(chǎn)生，此電流對(duì)電路的動(dòng)態(tài)性能和效率都會(huì)產(chǎn)生不良影響，并且此電流的存在還可能導(dǎo)致連接于交流輸入端和輸出地之間慢速二極管的關(guān)斷，增大共模噪聲。另外，若不希望影響電路的功率因數(shù)且精確采樣開關(guān)管電流，則兩開關(guān)管不適合共用一個(gè)電流采樣電阻，獨(dú)立采樣勢必增加采樣電路的復(fù)雜性。在此針對(duì)現(xiàn)有的雙Boost拓?fù)潆娐反嬖诘膯栴}進(jìn)行改進(jìn)，提出了無需使用IGBT便能抑制電感逆向電流的新型無橋Boost PFC電路，并采用BCM進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

2 新型拓?fù)湓矸治?br />2．1 主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
圖1示出所提出的新型無橋Boost PFC電路拓?fù)?，其中VD1～VD4為快管，VD5，VD6為慢管，C1，C2為高頻電容。

當(dāng)交流電源uin處于正半周(即上正下負(fù))時(shí)，uin，VS1，VD3構(gòu)成L1的充電回路，uin，VD1，VD5，輸出濾波電容C3及負(fù)載R構(gòu)成L1的放電回路；當(dāng)uin處于負(fù)半周時(shí)，uin，VS2，VD4構(gòu)成L2的充電回路，uin，VD2，VD6，C3及R構(gòu)成L2的放電回路。
2．2 電路工作階段分析
由于BCM下的Boost變換器中快恢復(fù)二極管自然關(guān)斷，避開了反向恢復(fù)問題，變換器中的開關(guān)管為零電流開通，并且功率MOSFET開通前的準(zhǔn)諧振過程將有效減小其自身的容性開通損耗。以BCM控制為例，分析所提出的改進(jìn)拓?fù)?，其中VS1，VS2共用電流采樣電阻和驅(qū)動(dòng)信號(hào)。電路工作的關(guān)鍵參量波形如圖2所示。