满足新应用需求的先进PFC技术及解决方案
图2：安森美半导体双NCP1601交错式PFC方案在不同负载范围下的能效。
对基于安森美半导体NC铁硅铝电感器P1601交错式PFC方案的宽输入范围、300 W PFC预转换器进行的测试显示，这解决方案在很宽的负载范围内(从20%到100%)、90 Vrms电压条件下实现95%的能效，如图2所示。
无桥PFC的优势及解决方案
传统有源PFC中，交流输入经过EMI滤波后会经过二极管桥整流器，但在整流过程中存在功率耗散，其中既包括前端整流桥中两个二极管导通压降带来的损耗，也包括升压转换器中功率开关管或续流二极管的导通损耗。据测算，在低压市电应用(@90 Vrms)中，二极管桥会浪费大约2%的能效。有鉴于此，近年来业界提出了无桥PFC拓扑结构。实际上，如果去掉差模电感器二极管整流桥，由此带来的能效提升效果很明显。这种PFC电路采用1只电感、两只功率MOSFET和两只快恢复二极管组成。
对于工频交流输入的正负半周期而言，这种绕行电感无桥升压电路可以等效为两个电源电压相反的升压电路的组合。其中左边的蓝色方框是PH1为高电平、MOSFET开关管M2关闭时的开关单元，右边的橙色方框是PH2为高电平、MOSFET开关管M1关闭时的开关单元。当PH1为高电平、PH2为低电平时，电路工作在正半周期，这时M2相当于体二极管(body diode)，PH2通过M2接地；而当PH1为低电平、PH2为高电平时，电路工作在负半周期，这时M1相当于体二极管，PH1通过M1接地。
图3：传统的无桥PFC结构示意图。
相对于传统PFC段而言，这种无桥PFC节省了由二极管整流桥导致的损耗，但不工作MOSFET的体二极管传递线圈电流。最终，这种结构消除了线路电流通道中一个二极管的压降，提升了能效。但实际上，这种架构也存在几处不便，因为交流线路电压不像传统PFC那样对地参考，而是相对于PFC段接地而浮动，这就需要特定的PFC控制器来感测交流输入电压，而这种结构中的简单电路并不能完成这项任务。这种架构也不能方便地监测线圈电流。 此外，EMI滤波也是一个主要问题。
图4是Ivo Barbi无桥升压PFC架构的新颖解决方案，这种方案中没有全桥，相反，PFC电路的地通过二极管D1和D2连接至交流线路，且每个端子用于1个PFC段。故这种解决方案可视作2相PFC，其中2个分支并联工作。这种架构也省下了电流通道中的一个二极管，并因此提升了能效。这种2相式架构并不需要特定的PFC控制器，具有增强的热性能，且负相总是接地，解决了EMI问题。
图4：改进的Ivo Barbi无桥升压PFC架构
安森美半导体基于这种架构开发了800 W PFC段的原型。这原型采用NCP1653 PFC控制器及MC33152 MOSFET驱动器。经测试，这原型在90 Vrms、满载、无风扇(机箱打开，室 温)条件下的能效达94%，而在100 Vrms时达95%。在20%负载时能效更接近或超过96%。这种无桥PF模压电感C架构将是适合大功率应用的一种高能效电感器生产厂家解决方案。
总结：
交错式PFC和无桥PFC等新颖拓扑结构的先进PFC技术可用于满足功率大于75 W电源的新趋势，有利于设计厚度低至10 mm以下的超薄型液晶电视，及满足80 PLUS等能效标准越来越高的要求。安森美半导体身为全球领先的高性能、高能效硅解决方案供应商，提供基于NCP1601的交错式PFC和基于NCP1653的无桥PFC等创新解决方案，具有小外形因数，适用于紧凑型设计，并减少PFC段的功率损耗，提供极高的能效，符合严苛的能效标准要求，帮助客户在市场竞争中占据先机。
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