該拓撲控制方式的PFC電路,有橋堆整流,為后邊的Boost電路提供直流輸入,TM的控制方式使高頻開關MOS管可以實現VS或者ZVS,續流二極管可以自然關斷,也不存在反向恢復損耗,可以降低電路工作的開關損耗。有橋TM PFC主功率電路中沒有高頻全控開關管組成的橋臂,也不需要做AC極性判斷,與TCM控制方式的圖騰柱PFC拓撲相比,控制難度大大降低了;而對比CCM控制,又可以獲得較高的電能轉化效率。
主功率電路拓撲為整流橋+兩路交錯并聯的Boost電路。考慮到器件損耗,整流橋由三個橋堆并聯。
后續是兩個并聯的Boost電路,工作于交錯方式,每一路有一個高頻工作的MOS和一個超快恢復二極管組成。MOS的VS/ZVS開通判斷依靠的是Vds采樣,
圖2是工作狀態圖:藍色線表示電流,箭頭代表電流方向,順時針為正電流。工作狀態對應的是VS的情況,也就是說諧振的振幅不足以使Vds在諧振開始后的某一時刻下降到0。
圖2 VS工作狀態圖
t0~t1,即ton期間,MOS管Q開通,續流二極管D截至,電感電流線性上升,電感儲能;
t1~t2,即toff期間,MOS管關斷,續流二極管導通,電感儲存的能量通過二極管向電容和負載釋放,電感電流線性下降;t2時刻是可以開通MOS的,但是電流下降到零之后,MOS管和二極管的寄生電容會和Boost電感發生諧振,電流反向期間,MOS管漏極電壓持續降低,如果適當延遲關斷,可以獲得較低的關斷電壓,這也是CRM工作的優勢。
t2~t3,tr期間,MOS管關斷,續流二極管電流下降到0,MOS管Coss、二極管寄生電容Cdp以及母線電容開始和電感L諧振,諧振負電流電流第一次回到0的時刻t3對應Vds的谷底。選擇在這個時刻打開MOS,開始下一個開關周期。
而在輸入電壓較低的情況下,這種電路結構是可以實現ZVS的。圖3展示的是出現ZVS時的工作波形和工作狀態,這時,負電流階段又可以細分成兩部分:
tr1期間,狀態和VS工作的諧振狀態一樣,考慮到Ir(負電流峰值)出現在Vds諧振中心,所以Vds下降到0之前,一定可以達到最大負電流;
tr2期間,Vd電壓下降到0,這時開始受到MOS寄生二極管的鉗位,這一點的電壓不可能在繼續下降了,電感上的壓差不再增加,電感電流會維持當前的斜率線性變化,電感電流第一次回到0,開通MOS,這時就是零電壓開通的。
圖3 ZVS工作狀態圖
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