連續(xù)導(dǎo)通模式升壓拓?fù)?圖 2)是最簡(jiǎn)單且成本最低的 PFC 拓?fù)?，它由輸?EMI 濾波器、橋式整流器、升壓電感器、升壓 FET 和升壓二極管組成。

圖 2：連續(xù)導(dǎo)通模式升壓拓?fù)?

使用固定頻率平均模式控制器，例如安森美的 NCP1654 和 NCP1655 CCM PFC 控制器，可以實(shí)現(xiàn)更高的 PFC 和更低的總諧波失真 (THD) 水平。這些器件極大地簡(jiǎn)化了 PFC 的實(shí)現(xiàn)，有效減少了外部元件的數(shù)量，同時(shí)集成了輸入功率失控箝位電路等多種安全特性。

對(duì)于更高功率的應(yīng)用，安森美的 FAN9672 和 FAN9673 PFC 控制器是不錯(cuò)的選擇。碳化硅 (SiC) 在充電應(yīng)用中具有顯著優(yōu)勢(shì)，包括低開關(guān)損耗和高工作頻率。因此，在 PFC 設(shè)計(jì)中建議使用 SiC 升壓二極管。在 2KW 至 6.6KW 的高功率應(yīng)用中，輸入橋的損耗明顯更高，通過用 Si MOSFET 或 SiC MOSFET 等有源開關(guān)代替二極管，可以降低這些損耗。

其他常見的拓?fù)浒ò霟o橋 PFC 和圖騰柱 PFC (TPFC)，它們消除了橋式整流器，并且損耗更低。TPFC(圖 3)由 EMI 濾波器、升壓電感器、高頻半橋、低頻半橋、雙通道柵極驅(qū)動(dòng)器和固定頻率 TPFC 控制器組成。

圖 3：圖騰柱 PFC 拓?fù)?

TPFC 電路的高頻橋臂要求功率開關(guān)中集成具有低反向恢復(fù)時(shí)間的二極管，SiC 和 GaN 功率開關(guān)均適合此級(jí)。安森美建議，對(duì)于 600W 至 1.2KW 的功率水平，使用集成柵極驅(qū)動(dòng)器的 GaN，而對(duì)于 1.5KW 至 6.6KW 的應(yīng)用，則使用 SiC FET。集成 SiC 二極管的 IGBT 可用于 20-40KHz 的較高頻率應(yīng)用。電路的低頻橋臂可以使用低 RDS(on) 超級(jí)結(jié) MOSFET 或低 VCE(SAT) IGBT。對(duì)于更高功率(4.0 KW 至 6.6KW)的應(yīng)用，設(shè)計(jì)人員應(yīng)考慮采用交錯(cuò)式 TPFC 拓?fù)洹?

安森美 650V EliteSiC MOSFET 為 TPFC 設(shè)計(jì)的高頻橋臂提供了一系列選擇。對(duì)于 3.0kW 應(yīng)用，可以考慮使用 NTH4L032N65M3S。對(duì)于高達(dá) 6.6kW 的應(yīng)用，NTH4L015N65M2 和 NTH4L023N065M3S 是不錯(cuò)的選擇。對(duì)于 TPFC 電路的低頻橋臂，NTHL017N60S5 器件是一個(gè)合適的選擇。

2. 隔離式 DC-DC 轉(zhuǎn)換器

對(duì)于隔離式 DC-DC 轉(zhuǎn)換，根據(jù)應(yīng)用的功率水平，可以采用多種不同的拓?fù)洹?

帶有次級(jí)側(cè)同步橋式整流器的半橋 LLC 拓?fù)?圖 4)非常適合 600W 至 3.0KW 的充電器應(yīng)用。根據(jù)功率水平的不同，可以使用 GAN 功率開關(guān)(NCP58921，600W 至 1.0KW)或 SiC MOSFET(2KW 和 3.0KW)。對(duì)于更高功率水平(4.0KW 至 6.6KW)的應(yīng)用，設(shè)計(jì)人員應(yīng)考慮采用全橋 LLC(圖 5)或交錯(cuò)式 LLC 拓?fù)洹?

圖 4：集成 Lr 的半橋 LLC

設(shè)計(jì)人員可以選擇將 NTBL032N65M3S 或 NTBL023N065M3S EliteSiC MOSFET 用于初級(jí)側(cè)半橋，而對(duì)于次級(jí)側(cè)同步整流器，可以選用 80-50V PowerTrench® MOSFET(例如 NTBL0D8N08X 和 NTBL4D0N15MC)。

圖 5：帶有次級(jí)電壓倍增電路的全橋 LLC 拓?fù)?

乘坐式割草機(jī)、叉車和電動(dòng)自行車等應(yīng)用可能需要功率水平介于 6.6KW 至 11.0KW 之間的雙有源橋 (DAB) 充電解決方案。雙有源橋拓?fù)?圖 6)適用于 6.0KW 至 30.0KW 的應(yīng)用，并且可以將多個(gè) 6.0KW 充電器并聯(lián)使用來支持 12.0KW 至 30KW 的應(yīng)用。

圖 6：雙有源橋技術(shù)

根據(jù)應(yīng)用的具體要求，設(shè)計(jì)人員可以采用不同形式的雙有源橋拓?fù)?。?duì)于采用 120-347V 單相交流輸入電壓的工業(yè)充電器，可以使用單級(jí)雙有源橋拓?fù)?圖 7)，而對(duì)于功率水平在 4.0KW 至 11.0KW 的應(yīng)用，則需要采用三相雙有源橋，其初級(jí)拓?fù)渲惺褂秒p向交流開關(guān)，次級(jí)拓?fù)渲惺褂萌珮颉?

圖 7：?jiǎn)渭?jí)雙有源橋轉(zhuǎn)換器

安森美的產(chǎn)品組合中包括適用于雙向開關(guān)應(yīng)用的 650-750V Elite SiC MOSFET 和 iGaN HEMT 器件。NTBL032N65M3S 和 NTBL023N65M3S EliteSiC MOSFET 建議用于初級(jí)雙向開關(guān)，iGaN 技術(shù)同樣也適用。

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