无桥PFC电路的分析和设计

提出了一种新颖的软开关无桥Boost-PFC 电路，它可省去传统功率因数校正（PFC）电路中的整流桥，导通 器件少，并因引入了无损谐振网络，开关管实现了软开关，且电路效率高，适用于大功率场合。这里分析了电路的工 作原理，给出了参数设计过程。试验结果表明，其效率高于传统的PFC 电路。 【无桥PFC电路的分析和设计】 功率因数校正（PFC）电路在现代电力电子设备中扮演着至关重要的角色，尤其是对于大功率应用。传统的AC/DC电源变换器通常采用全桥二极管整流，但由于滤波电容的存在，导致输入电流存在严重的谐波成分，降低了功率因数，对电网产生负面影响。为了改善这一状况，PFC电路被引入以提高输入端的功率因数，使其接近1，从而减少对电网的谐波污染。 在众多的单相PFC电路中，Boost电路因其结构简单、控制方便和高效而广泛应用。然而，在大功率场景下，由于硬开关操作和多个半导体器件同时导通，导致开关损耗增大，效率降低。为解决这些问题，文献中提出了软开关技术和无桥Boost-PFC拓扑。 软开关无桥Boost-PFC电路是一种创新设计，结合了无桥Boost变换器和零电压转换（ZVT）技术。它省去了整流桥，只使用两个开关器件，减少了通态损耗，提高了效率。同时，通过引入无损谐振网络，使得开关管可以实现软开关操作，大大降低了开关损耗，降低了电磁噪声，进一步提升了整体效率。 电路工作原理如下：无桥Boost-PFC电路由PWM控制的无桥Boost变换器和一个辅助谐振网络组成。主开关管VSm1和VSm2与二极管VD1和VD2组成基本的Boost结构，实现PFC功能。谐振网络包括辅助开关管VSa、二极管VD3到VD6、谐振电感Lr和谐振电容Cs，用于辅助实现软开关。在每个工频周期内，电路根据特定模式切换，确保只有两个元件导通，从而降低了通态损耗。 参数设计是电路性能的关键。设计师需要考虑输入电压范围、输出功率需求、开关频率、目标效率等因素来选择合适的元器件参数。例如，电感值需要确保在CCM（连续电流模式）下工作以实现PFC，而谐振网络的参数则需要优化以确保软开关条件的满足。 实验结果证明，这种新型的软开关无桥Boost-PFC电路在效率上优于传统的PFC电路，尤其适合于大功率应用。其优点在于减少了导通元件数量，降低了开关损耗，同时减少了电磁干扰，提高了系统的整体性能。 总结来说，无桥PFC电路的分析和设计是电力电子领域的重要研究课题，尤其是对于需要高效、低谐波、低噪声的大功率电源转换。软开关无桥Boost-PFC电路的出现，为提高电源效率提供了新的解决方案，为未来电力电子设备的设计提供了新的思路。