PFC升压电路,工作原理详解-KIA MOS管

PFC升压电路原理

PFC升压电路通过高频开关控制电感充放电，强制输入电流波形跟踪电压波形，实现功率因数接近1和输出电压升压。

工作原理：利用电感储能特性，在开关管导通时充电、关断时释放能量，结合闭环控制使电流与电压同相位，减少电网谐波污染。

PFC升压电路构成：

1.电感（L）：储能元件，开关管导通时充电，关断时释放能量。

2.开关管（如MOSFET）：高频通断控制电感电流，占空比决定升压幅度。

3.二极管（D）：单向导通，确保电流仅流向输出端。

4.输出电容（C）：滤波稳压，维持直流输出电压。

5.控制芯片：通过电压电流反馈调节开关管，实现波形跟踪。

工作过程

1.开关管导通阶段：

输入电压经整流后对电感充电，电流线性上升，电能转化为磁能储存。

二极管因反向偏置截止，输出电容向负载供电。

2.开关管关断阶段：

电感产生反向电动势，与输入电压叠加，通过二极管向输出电容和负载释放能量。

输出电压升至高于输入峰值（如220VAC升压至400V DC），实现升压功能。

升压PFC：

PFC升压电路,原理

这种拓扑使用广泛，采用的元器件有EMI滤波器、桥式整流器、升压电感器、升压FET和升压二极管。

PFC升压电路图

与传统的升压PFC相比，交错式升压PFC是一种更高效、更复杂的选择。交错式升压PFC可提高系统效率，但会增加元件数量。交错式升压系统的栅极驱动器要求与升压系统非常相似，只是第二个MOSFET需要一个额外的通道。为了驱动此拓扑所需的两个MOSFET，通常使用双通道低侧栅极驱动器。下图是一个交错式升压电路。

PFC升压电路,原理

升压PFC采用了单个低侧MOSFET、一个电感器和一个二极管。为了实现高效的交流/直流转换，MOSFET栅极驱动器必须满足特定的要求才能有效驱动MOSFET。这些驱动器的一些要求包括峰值驱动电流和开关特性。

由于PFC需要高功率开关，因此需要高驱动电流。上升和下降时间以及传播延迟等快速开关特性可实现快速开关转换，从而减少损耗并提高效率。需要快速开关转换的原因在于MOSFET中的开关损耗。由于可以处理动态电压和电流，MOSFET在导通和关断期间效率很低。其他要求包括欠压锁定和噪声处理能力。升压PFC通常由单通道、低侧、非隔离式栅极驱动器驱动，下图为升压PFC。

PFC升压电路,原理