基于无桥APFC电路的单周期控制方案

　　0 引言

　　随着电力电子技术的发展，电网中整流器、开关电源等非线性负载不断增加。这些存在冲击性的用电设备，将引起网侧输入电流发生严重畸变，产生大量谐波污染，导致电网功率因数过低，所以提高功率因数势在必行。

　　早期功率因数校正采用在整流器后加滤波电感电容实现，功率因数一般只有0.6左右；在20世纪90年代，有源功率因数校正（APFC）产生，是在整流器和负载之间接入一个DC/DC 开关变换器，其基本原理是通过控制电路强迫交流输入电流波形跟踪交流输入电压波形，从而实现交流电流波形正弦化，并与交流输入电压波形同步，功率因数可提高到0.99以上。

　　1 APFC 电路拓扑

　　1.1 传统有桥APFC拓扑

　　传统Boost APFC 电路组成由整流桥和PFC 组成，如图1所示。工作时流通路径有三个半导体工作，功率因数低。当变换器功率和开关频率提高时，系统通态损耗明显增加，整体效率低，且控制电路较复杂。

　　1.2 基本无桥APFC拓扑

　　针对传统有桥电路的问题，本文提出了既能提高PF而且通态损耗低的无桥电路，如图2所示。表1为有桥拓扑和无桥拓扑的对比。

　　从表1看出，当MOSFET导通和关断时，无桥APFC相对于有桥APFC 都节省了一个二极管。经过理论计算后得出，无桥拓扑APFC 在全功率输入时，可提高约1%的效率。而且无桥拓扑更利于电路集成化。但基本无桥Boost APFC 电路存在共模干扰严重、电流采样难的问题。

　　1.3 双二极管式无桥APFC拓扑

　　为了解决基本无桥Boost APFC 电路EMI 严重、电流采样难的问题，对基本无桥Boost APFC 电路加以改进，如图3所示，在基本无桥Boost APFC 电路上增加两个快恢复二极管VD3和VD4.

　　图3中，电阻Rs 为电感中的电流检测电阻，使电流检测电路减化。虽然Rs 在工作时会产生一定损耗，但只要阻值选择合适，检测电阻的损耗占整个功率损耗的百分比很小。这样交直流侧共地，达到抑制共模干扰的目的。