3單級隔離式PFC變換器的分類及特點

單級隔離式PFC變換器大體分為串聯式和并聯式兩種。下面具體介紹各種類型的典型變換器。

31串聯式單級隔離式PFC變換器

圖3是由BOOST型PFC電路與單開關反激變換器組合而成的最基本的單級隔離式PFC變換器拓撲。它與普通的DC/DC變換器相比，有電壓應力較高，損失較多的缺點。因此，人們研制出應用各種軟開關技術，減少開關損耗及開關應力的各類新型單級PFC變換器，效率高，而電路拓撲又十分簡單。詳述如下。

（1）帶有再生鉗位的BOOST反激型單級隔離式PFC變換器

與最基本的單級隔離式PFC變換器相比，圖4所示的帶有再生鉗位的BOOST反激型單級隔離式PFC變換器只增加了再生鉗位電容Cc和二極管Dd兩個元器件來構成鉗位電路。Cc用來鉗位開關上電壓，Dd用來阻止Lk,Lp,Ce,L和Cc在開關S關斷時諧振。鉗位電路雖然簡單，但它有效地減小了開關應力(鉗位在Vc＋nV0上)，通過Cc與漏感Lk的諧振再生了貯存在變壓器漏感中的能量，免去了損耗能量的緩沖電路。而且，變換器的功率因數可高于099，而普通的單級PFC變換器在相同條件下僅為098左右。THD比加緩沖電路時降低9％左右。但這種變換器的開關在閉合時應力較大，不是零電壓下關斷。

（2）帶有源鉗位和軟開關的BOOST反激型單級隔離式PFC變換器

電路拓撲如圖5所示，S1為主開關，S2為有源鉗位輔助開關，電路可看為BOOST單元與反激單元的串聯組合。兩個單元共用一個主開關S1。Cr代表開關S1和S2的總寄生電容，Lk代表變壓器的漏感，Cr、Lk形成串聯諧振電路，實現S1的軟開關，Cc和S2構成有源鉗位電路，限制開關上的諧振電壓。

這種電路可再生變壓器漏感中的能量，減小電壓應力，與前面提到的再生鉗位電路類似，但它又增加了一個輔助開關，實現了零電壓開關，而主開關和輔助開關用同一個控制/驅動電路。控制電路與沒有有源鉗位電路的控制電路相同，能夠采用常用的PWM控制芯片來設計。目前帶有源鉗位和軟開關的單級隔離式PFC變換器廣泛應用于各種小功率場合。

（3）單級充電激勵式PFC變換器

這種變換器沒有用BOOST或其它變換器作為PFC單元，僅用兩個電容來實現PFC。充電激勵式PFC單元由諧振電感Lr，充電電容Ca及Cs,輸出整流管Dx和鉗位二極管Ds組成。如圖6所示。

簡單工作原理如下：開關S閉合，電容CB上的能量傳遞給變壓器的初級繞組，Dx由于加反壓而截止，Lr、Ca和Cs形成串聯諧振從電源吸收能量。這期間，開關不僅承受PFC級的電流，而且還承受DC/DC級的電流。當Vm達到母線電壓VB，Dx開始導通，Lr上貯存的能量傳送給CB，由于Vm被鉗位到母線電壓，所以諧振電容電壓不變，也就沒有電流流過諧振電容，這時開關僅承受來自DC/DC級的電流。開關斷開，Ca及Cs放電，Ca全部放電時，Ds導通，Ca和Cs貯存的能量送給磁化電感，Df開始導通，磁場能量傳送給負載，磁化電流降為零后，Df截止，反向電壓Vcs加到Dx上，Df截止，然后又開始下一個開關周期。

圖7全橋式單級PFC變換器

圖8兩級并聯PFC結構圖

圖9并聯式單級PFC結構圖