PFC电源设计与电感设计计算

（一）为什么进行PFC?

进行PFC的原因：减少对输入变压器的压力，防止高次谐波造成变压器的发热，如果谐波返回发电机，可能会造成发电机的烧毁，引起电网解列。

为了实现对电网的影响最小：希望接的是电阻负载。尽可能做到纯电阻负载。

（二）常见PFC电路和特点：

CCM VS CRM：CCM通常采用定频控制，CRM变频控制，CRM在频率跟不上的时候可能会出现DCM。

开关器件类型选择：ICBT适合低频大电流，用MOS管可以把频率设计得很高，因此电感体积也随之变小。MOS管关断速度比IGBT快，IGBT的拖尾效应会使关闭的时候损耗大（因此频率做不了很高）

CCM的缺点：CCM的Boost的二极管要用快恢复二极管：二极管续流结束了，需要使得开关管再次导通，此时SW点电压是0，但输出电压Vo 400V 二极管被突加反压。会有一个很大的反向电流，防止大电流往下灌（瞬间di/dt非常大 管子发热很大）。

CRM的优点：而CRM不需要使用快恢复二极管，损耗也小。SIC二极管不存在恢复过程，但也相当于有个电容并在二极管两端。加反压的时候有输出电压对二极管充电，会产生高频的振荡，因此也存在EMI的问题。因此PFC采用CRM模式更好。

CRM的缺点：纹波电流大，需要电感能承受较大的纹波电流，同时对器件的电流应力要求较高。大功率时不用单个的临界模式（采用交错并联技术）

两路交错BOOST：电流纹波会大幅度变小！两个单路的电感量都很小，最后的电流纹波也很小。两个小体积电感加起来比一个大点感要小。小功率时用单路PFC，大功率用两路交错。

交错Boost电流叠加结果的纹波与占空比有关系。双路时占空比为50%时，没有纹波电流。

选三路时电感量可以取的比较小，大功率时用三路很合适。

无桥PFC（没整流二极管的桥）：降低二极管压降，提高效率

工作原理：Q1和Q2当做二极管，Q3和Q4交替导通。输入电压为正时，当Q3导通，输入电压给电感充电；当Q4导通时，Boost通过Q1，Q4进行续流。当输入电压为负时，电流反着流。上边两个管子是低频管。

维也纳PFC：可以实现800V的升压，类似电荷泵。好处：用一个开关管就可以实现正负换向。缺点：用很多二极管，损耗比较大。

三电平的概念：正电压、负电压、零电压

A-NPC三电平：

与维也纳相比，正/负半周时只有一个二极管在工作，效率明显高很多。两个高频管互补导通，一个开通，另一个就续流。Vin正半周时上半部分续流二极管工作，Vin负半周时下半部分续流二极管工作。（效率高，广泛应用）如果能改成断续/谐振，效率会更高！可以用比较低的频率，因为电感量比较低，可以用IGBT

大功率时电感非常昂贵。采用三电平的好处：如果后级需要800V的高压输入，采用三电平相当于各400V升压，电感上承受的反压只要400V，因此电感的尺寸会小很多。

两电平：场效应管上的电压只有两种状态：0V和800V

三电平：降低管子电压应力；减小电感的感值（变为1/2）因此可以提高频率

（三）常见PFC电路和特点：

电感是低频电感，工作在50Hz，不在意低频损耗。低频电感使用硅钢片绕制，很便宜，在半个工频周期只开很少的次数，IGBT在200Hz左右工作，基本不存在EMI的问题。不存在升压功能，但可以解决高次谐波。