双相PFC电路的工作原理介绍

图1 双相PFC主电路拓扑及单个单元单开关周期工作电流波形

该拓扑控制方式的PFC电路，有桥堆整流，为后边的Boost电路提供直流输入，TM的控制方式使高频开关MOS管可以实现VS或者ZVS，续流二极管可以自然关断，也不存在反向恢复损耗，可以降低电路工作的开关损耗。有桥TM PFC主功率电路中没有高频全控开关管组成的桥臂，也不需要做AC极性判断，与TCM控制方式的图腾柱PFC拓扑相比，控制难度大大降低了;而对比CCM控制，又可以获得较高的电能转化效率。

主功率电路拓扑为整流桥+两路交错并联的Boost电路。考虑到器件损耗，整流桥由三个桥堆并联。

后续是两个并联的Boost电路，工作于交错方式，每一路有一个高频工作的MOS和一个超快恢复二极管组成。MOS的VS/ZVS开通判断依靠的是Vds采样，

图2是工作状态图：蓝色线表示电流，箭头代表电流方向，顺时针为正电流。工作状态对应的是VS的情况，也就是说谐振的振幅不足以使Vds在谐振开始后的某一时刻下降到0。

图2 VS工作状态图

t0～t1，即ton期间，MOS管Q开通，续流二极管D截至，电感电流线性上升，电感储能;

t1～t2，即toff期间，MOS管关断，续流二极管导通，电感储存的能量通过二极管向电容和负载释放，电感电流线性下降;t2时刻是可以开通MOS的，但是电流下降到零之后，MOS管和二极管的寄生电容会和Boost电感发生谐振，电流反向期间，MOS管漏极电压持续降低，如果适当延迟关断，可以获得较低的关断电压，这也是CRM工作的优势。

t2～t3，tr期间，MOS管关断，续流二极管电流下降到0，MOS管Coss、二极管寄生电容Cdp以及母线电容开始和电感L谐振，谐振负电流电流第一次回到0的时刻t3对应Vds的谷底。选择在这个时刻打开MOS，开始下一个开关周期。

而在输入电压较低的情况下，这种电路结构是可以实现ZVS的。图3展示的是出现ZVS时的工作波形和工作状态，这时，负电流阶段又可以细分成两部分：

tr1期间，状态和VS工作的谐振状态一样，考虑到Ir(负电流峰值)出现在Vds谐振中心，所以Vds下降到0之前，一定可以达到最大负电流;

tr2期间，Vd电压下降到0，这时开始受到MOS寄生二极管的钳位，这一点的电压不可能在继续下降了，电感上的压差不再增加，电感电流会维持当前的斜率线性变化，电感电流第一次回到0，开通MOS，这时就是零电压开通的。

图3 ZVS工作状态图

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