1. 圖騰柱PFC到底解決了什么問(wèn)題我第一次接觸圖騰柱PFC是在一個(gè)3.3kW的服務(wù)器電源項(xiàng)目上當(dāng)時(shí)客戶(hù)要求滿載效率必須做到96%以上而且體積要壓縮到傳統(tǒng)橋式PFC方案的三分之二。說(shuō)實(shí)話用傳統(tǒng)boost PFC加整流橋的方案光整流橋那兩顆二極管在低壓輸入時(shí)就能吃掉將近2%的效率散熱器大得離譜。后來(lái)?yè)Q成圖騰柱拓?fù)渑浜螱aN器件效率直接拉到97.5%散熱器縮了一半。從那以后我就徹底成了圖騰柱PFC的擁躉。圖騰柱PFC的核心價(jià)值說(shuō)白了就一句話把傳統(tǒng)PFC輸入端的整流橋干掉了。傳統(tǒng)boost PFC前面必須有個(gè)全橋整流把交流整成直流這個(gè)整流橋在低壓輸入時(shí)損耗極大——兩個(gè)二極管串聯(lián)導(dǎo)通每個(gè)壓降約0.8到1V假設(shè)輸入電流10A光整流橋就白白消耗16到20W。圖騰柱拓?fù)溆脙蓚€(gè)MOSFET或GaN HEMT替代了這兩個(gè)工頻二極管利用MOSFET的低導(dǎo)通電阻把這塊損耗壓到原來(lái)的十分之一甚至更低。但事情沒(méi)這么簡(jiǎn)單。圖騰柱PFC分**DCM斷續(xù)導(dǎo)通模式和CCM連續(xù)導(dǎo)通模式**兩種工作方式。DCM模式下電感電流在每個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)都會(huì)降到零控制簡(jiǎn)單但電流紋波大、EMI難搞、器件應(yīng)力高一般只用在幾百瓦以下的小功率場(chǎng)合。CCM模式下電感電流連續(xù)紋波小、EMI好處理、器件利用率高是大功率場(chǎng)景的主流選擇。這篇文章重點(diǎn)聊的就是CCM圖騰柱PFC。適合誰(shuí)來(lái)讀如果你正在做通信電源、服務(wù)器電源、車(chē)載充電機(jī)OBC、光伏逆變器前級(jí)這類(lèi)幾百瓦到幾千瓦的AC-DC變換器或者你正在評(píng)估GaN/SiC器件在PFC級(jí)的應(yīng)用那這篇內(nèi)容應(yīng)該能幫你少走不少?gòu)澛?。我?huì)從工作原理講起把控制上的坑一個(gè)個(gè)拆開(kāi)最后給一些實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和調(diào)試技巧。2. CCM圖騰柱PFC的工作原理拆解2.1 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)兩個(gè)橋臂各司其職CCM圖騰柱PFC的主功率電路其實(shí)很簡(jiǎn)潔一個(gè)高頻橋臂加一個(gè)工頻橋臂中間接一個(gè)升壓電感輸出端掛一個(gè)母線電容。高頻橋臂由兩個(gè)寬禁帶器件GaN HEMT或SiC MOSFET組成工作在幾十到幾百kHz的開(kāi)關(guān)頻率下負(fù)責(zé)PWM調(diào)制和電流整形。工頻橋臂由兩個(gè)低導(dǎo)通電阻的硅MOSFET組成工作在電網(wǎng)頻率50Hz或60Hz負(fù)責(zé)在交流正負(fù)半周切換電流路徑。為什么工頻橋臂不用寬禁帶器件因?yàn)楣ゎl開(kāi)關(guān)損耗幾乎為零用GaN純屬浪費(fèi)錢(qián)。硅MOSFET的導(dǎo)通電阻已經(jīng)足夠低成本還便宜。這個(gè)選型邏輯很關(guān)鍵——寬禁帶器件只用在真正需要高頻開(kāi)關(guān)的地方這是控制成本的核心原則。電感的位置也有講究。電感一端接在高頻橋臂中點(diǎn)另一端接在工頻橋臂中點(diǎn)。交流正半周時(shí)工頻橋臂的下管常通上管關(guān)斷電感電流從火線經(jīng)過(guò)高頻橋臂下管的反并聯(lián)二極管或同步整流溝道流入電感再經(jīng)過(guò)工頻橋臂下管回到零線。負(fù)半周時(shí)工頻橋臂的上管常通下管關(guān)斷電流路徑反過(guò)來(lái)。這里有個(gè)容易混淆的點(diǎn)高頻橋臂的兩個(gè)管子是互補(bǔ)PWM驅(qū)動(dòng)的但死區(qū)時(shí)間必須嚴(yán)格控制。死區(qū)太大電感電流會(huì)通過(guò)體二極管續(xù)流GaN的體二極管反向恢復(fù)特性雖然比硅好但壓降大、損耗高死區(qū)太小又容易直通炸管。我一般把死區(qū)設(shè)在30到50ns之間具體值要根據(jù)器件的輸出電容和驅(qū)動(dòng)能力實(shí)測(cè)調(diào)整。2.2 工作模態(tài)一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)發(fā)生了什么拿交流正半周舉例假設(shè)電感電流處于CCM狀態(tài)。一個(gè)開(kāi)關(guān)周期分兩個(gè)階段階段一高頻橋臂下管導(dǎo)通上管關(guān)斷。電感一端接地通過(guò)下管另一端接工頻橋臂中點(diǎn)此時(shí)工頻下管導(dǎo)通相當(dāng)于接零線。電感兩端電壓等于輸入電壓電感電流線性上升儲(chǔ)能增加。此時(shí)輸出母線電容單獨(dú)給負(fù)載供電。階段二高頻橋臂下管關(guān)斷上管導(dǎo)通。電感電流通過(guò)上管或上管的反并聯(lián)二極管流向輸出母線電感兩端電壓等于輸入電壓減去母線電壓因?yàn)槟妇€電壓高于輸入電壓電感電流線性下降能量轉(zhuǎn)移到輸出側(cè)。這兩個(gè)階段交替進(jìn)行通過(guò)控制下管的占空比就能控制電感電流的平均值從而實(shí)現(xiàn)輸入電流跟隨輸入電壓的正弦波形。這就是PFC的基本原理。但CCM模式下有個(gè)特殊問(wèn)題電感電流在階段二結(jié)束時(shí)不會(huì)降到零下一個(gè)周期開(kāi)始時(shí)電感里還有電流。這意味著高頻橋臂上管在開(kāi)通瞬間電感電流會(huì)通過(guò)上管的反并聯(lián)二極管續(xù)流產(chǎn)生反向恢復(fù)損耗。硅MOSFET的體二極管反向恢復(fù)電荷很大這個(gè)損耗會(huì)非?？捎^。GaN HEMT沒(méi)有少數(shù)載流子存儲(chǔ)效應(yīng)反向恢復(fù)電荷幾乎為零這也是為什么CCM圖騰柱PFC必須用GaN或SiC的原因。2.3 寬禁帶器件的選擇GaN還是SiC這個(gè)問(wèn)題我被問(wèn)過(guò)無(wú)數(shù)次。簡(jiǎn)單說(shuō)低壓高頻選GaN高壓大功率選SiC。GaN HEMT的優(yōu)勢(shì)在于開(kāi)關(guān)速度極快上升時(shí)間可以做到幾ns、輸出電容小、沒(méi)有反向恢復(fù)電荷非常適合圖騰柱PFC這種硬開(kāi)關(guān)拓?fù)?。目前主流?50V GaN器件導(dǎo)通電阻可以做到30到150mΩ開(kāi)關(guān)頻率輕松跑到200kHz以上。缺點(diǎn)是電流能力相對(duì)有限單管一般不超過(guò)30A而且柵極驅(qū)動(dòng)窗口窄通常-3V到6V驅(qū)動(dòng)電路要精心設(shè)計(jì)。SiC MOSFET的優(yōu)勢(shì)在于耐壓高1200V以上、電流大、熱導(dǎo)率高適合更高功率的場(chǎng)合。但SiC的開(kāi)關(guān)速度比GaN慢一些輸出電容也更大在硬開(kāi)關(guān)拓?fù)淅镩_(kāi)關(guān)損耗會(huì)高一些。不過(guò)SiC的柵極驅(qū)動(dòng)更皮實(shí)-5V到20V的窗口驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)容錯(cuò)率高。我個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)是3kW以下、開(kāi)關(guān)頻率200kHz以上優(yōu)先選GaN3kW以上、開(kāi)關(guān)頻率100kHz左右SiC更合適。當(dāng)然這不是絕對(duì)的還要看具體器件的參數(shù)和成本。3. 控制策略CCM圖騰柱PFC的核心難點(diǎn)3.1 平均電流控制讓輸入電流跟隨輸入電壓CCM圖騰柱PFC最常用的控制策略是平均電流模式控制?；驹硎遣蓸虞斎腚妷航?jīng)過(guò)一個(gè)乘法器生成一個(gè)與輸入電壓同相位的電流參考信號(hào)然后通過(guò)電流環(huán)控制電感電流跟隨這個(gè)參考信號(hào)。具體實(shí)現(xiàn)上我通常用雙環(huán)控制外環(huán)是電壓環(huán)采樣輸出母線電壓與參考值比較后經(jīng)過(guò)PI調(diào)節(jié)器輸出一個(gè)電流幅值指令內(nèi)環(huán)是電流環(huán)將電流幅值指令乘以輸入電壓的歸一化波形得到電流參考信號(hào)再與采樣到的電感電流比較經(jīng)過(guò)電流調(diào)節(jié)器生成PWM占空比。這里有個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)電流環(huán)的帶寬必須足夠高。因?yàn)檩斎腚妷菏?0Hz正弦波電流環(huán)要跟蹤這個(gè)變化同時(shí)還要抑制開(kāi)關(guān)頻率的紋波。一般來(lái)說(shuō)電流環(huán)的穿越頻率設(shè)在開(kāi)關(guān)頻率的十分之一到五分之一之間。比如開(kāi)關(guān)頻率200kHz電流環(huán)穿越頻率設(shè)在20到40kHz比較合適。電壓環(huán)的帶寬則要低得多一般設(shè)在10到20Hz目的是濾除輸出母線上的二倍工頻紋波100Hz或120Hz同時(shí)保證足夠的相位裕度。如果電壓環(huán)帶寬太高輸出母線電壓會(huì)跟著二倍工頻波動(dòng)導(dǎo)致輸入電流波形畸變THD變差。3.2 同步整流降低工頻橋臂的導(dǎo)通損耗工頻橋臂雖然工作在工頻但電流應(yīng)力很大。以3.3kW為例輸入電流有效值在低壓輸入時(shí)可以達(dá)到16A以上如果用工頻橋臂的體二極管整流壓降約1.5V損耗就是24W。用MOSFET同步整流導(dǎo)通電阻10mΩ損耗只有2.5W差了將近10倍。同步整流的控制邏輯很簡(jiǎn)單交流正半周時(shí)工頻下管常通上管關(guān)斷負(fù)半周時(shí)上管常通下管關(guān)斷。但要注意在交流過(guò)零點(diǎn)附近電流方向會(huì)發(fā)生變化此時(shí)需要死區(qū)時(shí)間來(lái)防止兩個(gè)管子同時(shí)導(dǎo)通。這個(gè)死區(qū)時(shí)間一般設(shè)在100到200ns比高頻橋臂的死區(qū)大得多因?yàn)楣ゎl橋臂的開(kāi)關(guān)速度慢而且過(guò)零點(diǎn)附近電流很小死區(qū)損耗可以忽略。有個(gè)坑我踩過(guò)過(guò)零點(diǎn)附近的電流畸變。由于工頻橋臂在過(guò)零點(diǎn)切換如果死區(qū)時(shí)間設(shè)置不當(dāng)或者電流采樣在過(guò)零點(diǎn)附近有噪聲會(huì)導(dǎo)致輸入電流在過(guò)零點(diǎn)附近出現(xiàn)平頂或畸變THD會(huì)明顯惡化。解決辦法是在過(guò)零點(diǎn)附近適當(dāng)增大電流環(huán)的積分作用或者采用過(guò)零點(diǎn)補(bǔ)償算法在過(guò)零點(diǎn)附近對(duì)占空比進(jìn)行修正。3.3 軟啟動(dòng)與母線預(yù)充電避免上電炸機(jī)圖騰柱PFC上電瞬間母線電容是空的如果直接給PWM信號(hào)電感電流會(huì)瞬間沖到很大輕則觸發(fā)過(guò)流保護(hù)重則炸管。所以必須要有軟啟動(dòng)和母線預(yù)充電。我的做法是上電后先通過(guò)一個(gè)預(yù)充電電阻給母線電容充電等母線電壓達(dá)到輸入電壓峰值后再閉合預(yù)充電繼電器然后才開(kāi)始PFC軟啟動(dòng)。軟啟動(dòng)過(guò)程中輸出電壓參考值從當(dāng)前母線電壓緩慢上升到額定值上升時(shí)間一般設(shè)在200到500ms具體看負(fù)載和母線電容大小。這里有個(gè)細(xì)節(jié)預(yù)充電電阻的功率要算夠。假設(shè)母線電容1000μF輸入電壓峰值311V預(yù)充電電阻100Ω預(yù)充電時(shí)間約5個(gè)RC時(shí)間常數(shù)即0.5秒。預(yù)充電過(guò)程中電阻上的平均功率約3112/(2×100)484W但持續(xù)時(shí)間只有0.5秒所以電阻的脈沖功率要能承受這個(gè)值。我一般選繞線電阻或水泥電阻脈沖功率能力比薄膜電阻強(qiáng)得多。4. 實(shí)操過(guò)程從原理圖到實(shí)測(cè)波形4.1 關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算電感、母線電容、開(kāi)關(guān)頻率電感計(jì)算CCM模式下電感值決定了電流紋波大小。紋波電流一般取輸入電流峰值的20%到40%。以3.3kW為例低壓輸入90VAC時(shí)輸入電流有效值約36.7A峰值約51.9A。取紋波系數(shù)30%紋波電流峰值約15.6A。開(kāi)關(guān)頻率200kHz占空比在輸入電壓峰值時(shí)最大約1-90×1.414/4000.682。電感值LVin×D/(fsw×ΔI)90×1.414×0.682/(200k×15.6)27.8μH。實(shí)際取30μH用兩個(gè)15μH的磁環(huán)電感并聯(lián)降低直流電阻。母線電容計(jì)算母線電容要能承受二倍工頻紋波。紋波電壓一般取母線電壓的2%到5%。以400V母線、3.3kW負(fù)載為例輸出電流約8.25A二倍工頻紋波電流約8.25A。紋波電壓取10V則電容值CI/(2π×100×ΔV)8.25/(628×10)1314μF。實(shí)際取1500μF用多個(gè)電解電容并聯(lián)降低ESR。開(kāi)關(guān)頻率選擇開(kāi)關(guān)頻率越高電感越小但開(kāi)關(guān)損耗越大。GaN器件在200kHz下開(kāi)關(guān)損耗仍然可控所以選200kHz。如果換成SiC開(kāi)關(guān)頻率降到100kHz電感值要翻倍但開(kāi)關(guān)損耗降低整體效率可能差不多。4.2 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)GaN的柵極驅(qū)動(dòng)要點(diǎn)GaN HEMT的柵極驅(qū)動(dòng)窗口很窄通常-3V到6V而且柵極電容小開(kāi)關(guān)速度快對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的要求很高。我一般用專(zhuān)用GaN驅(qū)動(dòng)芯片比如TI的LMG1210或Silicon Labs的Si827x系列。這些芯片集成了死區(qū)時(shí)間控制、電平轉(zhuǎn)換和隔離功能用起來(lái)比較省心。驅(qū)動(dòng)電阻的選擇也很關(guān)鍵。開(kāi)通電阻一般取5到10Ω關(guān)斷電阻取1到2Ω。開(kāi)通電阻大一點(diǎn)可以限制開(kāi)通速度降低EMI關(guān)斷電阻小一點(diǎn)可以加快關(guān)斷速度降低關(guān)斷損耗。但關(guān)斷電阻也不能太小否則關(guān)斷時(shí)的電壓尖峰會(huì)很高可能超過(guò)GaN的耐壓。還有個(gè)坑GaN的柵極負(fù)壓偏置。有些GaN器件要求關(guān)斷時(shí)柵極加負(fù)壓比如-3V以確?？煽筷P(guān)斷。如果驅(qū)動(dòng)電路沒(méi)有負(fù)壓能力關(guān)斷時(shí)柵極電壓可能被米勒電容耦合抬高導(dǎo)致誤開(kāi)通。我一般用隔離電源模塊生成負(fù)壓或者用驅(qū)動(dòng)芯片自帶的負(fù)壓功能。4.3 電流采樣分流器還是電流互感器CCM圖騰柱PFC的電流采樣有兩個(gè)位置電感電流和輸入電流。電感電流用于電流環(huán)控制輸入電流用于過(guò)流保護(hù)和功率計(jì)算。電感電流采樣我一般用分流器放在高頻橋臂的下管源極和地之間。分流器阻值取1到2mΩ用四端子開(kāi)爾文連接減少寄生電感。分流器后面接差分放大器增益取20到50倍把信號(hào)放大到ADC量程范圍內(nèi)。這里要注意共模電壓?jiǎn)栴}分流器在地線上共模電壓接近零差分放大器選普通低壓型即可。輸入電流采樣可以用電流互感器放在工頻橋臂的交流側(cè)。電流互感器隔離性好但只能測(cè)交流不能測(cè)直流分量。如果輸入電流有直流偏置電流互感器會(huì)飽和。所以我還加了一個(gè)直流偏置檢測(cè)電路用霍爾傳感器或者分流器監(jiān)測(cè)輸入電流的直流分量一旦超過(guò)閾值就觸發(fā)保護(hù)。4.4 實(shí)測(cè)波形分析正常與異常對(duì)比正常工作時(shí)電感電流波形應(yīng)該是三角波疊加在正弦包絡(luò)上三角波的斜率隨輸入電壓瞬時(shí)值變化。輸入電壓峰值附近電感電流上升斜率最大三角波最陡過(guò)零點(diǎn)附近電感電流上升斜率最小三角波最平。如果看到電感電流在過(guò)零點(diǎn)附近出現(xiàn)平頂或臺(tái)階說(shuō)明電流環(huán)在過(guò)零點(diǎn)附近響應(yīng)不夠快需要增大積分增益或者加入過(guò)零點(diǎn)補(bǔ)償。如果看到電感電流有高頻振蕩說(shuō)明驅(qū)動(dòng)電路有問(wèn)題可能是死區(qū)時(shí)間太小導(dǎo)致直通或者驅(qū)動(dòng)電阻太小導(dǎo)致開(kāi)關(guān)速度過(guò)快。輸入電流波形應(yīng)該干凈的正弦波THD一般能做到3%以?xún)?nèi)。如果THD超標(biāo)先看是不是過(guò)零點(diǎn)畸變?cè)倏词遣皇请娏鳝h(huán)帶寬不夠最后檢查采樣電路有沒(méi)有噪聲。5. 常見(jiàn)問(wèn)題與排查技巧實(shí)錄5.1 上電炸管最常見(jiàn)的三種原因原因一死區(qū)時(shí)間不夠。高頻橋臂直通是炸管最常見(jiàn)的原因。GaN器件開(kāi)關(guān)速度極快如果死區(qū)時(shí)間小于50ns上下管可能同時(shí)導(dǎo)通母線電容通過(guò)兩個(gè)管子短路放電瞬間電流上千安管子必炸。解決辦法是用示波器測(cè)上下管的柵極電壓波形確保死區(qū)時(shí)間足夠并且在高低溫下都要驗(yàn)證。原因二驅(qū)動(dòng)電路受干擾。GaN的柵極閾值電壓低通常1.5V左右如果驅(qū)動(dòng)走線太長(zhǎng)或者沒(méi)有加?xùn)艠O電阻開(kāi)關(guān)時(shí)的dv/dt會(huì)通過(guò)米勒電容耦合到柵極導(dǎo)致誤開(kāi)通。解決辦法是縮短驅(qū)動(dòng)走線、加?xùn)艠O電阻、用負(fù)壓關(guān)斷。原因三母線預(yù)充電失敗。如果預(yù)充電電阻太小或者繼電器閉合太快母線電容充電電流過(guò)大可能燒預(yù)充電電阻或者觸發(fā)輸入保險(xiǎn)絲。解決辦法是增大預(yù)充電電阻、延長(zhǎng)預(yù)充電時(shí)間、用軟啟動(dòng)電路。5.2 THD超標(biāo)從波形找根源THD超標(biāo)一般有三種表現(xiàn)過(guò)零點(diǎn)畸變、峰值削頂、整體畸變。過(guò)零點(diǎn)畸變通常是工頻橋臂死區(qū)時(shí)間太大或者電流采樣在過(guò)零點(diǎn)附近有噪聲。解決辦法是減小工頻橋臂死區(qū)時(shí)間、在過(guò)零點(diǎn)附近增大電流環(huán)積分增益、用數(shù)字濾波器濾除采樣噪聲。峰值削頂通常是電流環(huán)帶寬不夠或者乘法器輸出飽和。解決辦法是提高電流環(huán)穿越頻率、檢查乘法器輸入范圍、增大電流環(huán)比例增益。整體畸變通常是輸入電壓采樣有相位延遲或者電流參考信號(hào)與輸入電壓不同步。解決辦法是校準(zhǔn)輸入電壓采樣相位、檢查鎖相環(huán)PLL的跟蹤精度。5.3 效率不達(dá)標(biāo)損耗分布與優(yōu)化方向3.3kW CCM圖騰柱PFC用GaN器件滿載效率一般能做到97%以上。如果效率不達(dá)標(biāo)先做損耗分布分析損耗類(lèi)型占比優(yōu)化方向高頻橋臂開(kāi)關(guān)損耗40%優(yōu)化驅(qū)動(dòng)電阻、降低開(kāi)關(guān)頻率、用軟開(kāi)關(guān)高頻橋臂導(dǎo)通損耗25%選更低導(dǎo)通電阻的GaN器件電感銅損和鐵損20%用更低直流電阻的電感、選低損耗磁芯工頻橋臂導(dǎo)通損耗10%選更低導(dǎo)通電阻的MOSFET采樣和驅(qū)動(dòng)損耗5%優(yōu)化采樣電路、降低驅(qū)動(dòng)功耗開(kāi)關(guān)損耗是大頭優(yōu)化驅(qū)動(dòng)電阻是最直接的手段。我試過(guò)把開(kāi)通電阻從10Ω降到5Ω效率提升了0.3%但EMI變差了需要加共模電感來(lái)平衡。5.4 常見(jiàn)問(wèn)題速查表現(xiàn)象可能原因排查方法解決辦法上電炸管死區(qū)不夠、驅(qū)動(dòng)干擾、預(yù)充電失敗測(cè)柵極波形、查驅(qū)動(dòng)走線、測(cè)母線電壓增大死區(qū)、加負(fù)壓關(guān)斷、增大預(yù)充電電阻THD超標(biāo)過(guò)零點(diǎn)畸變、電流環(huán)帶寬不夠看輸入電流波形、測(cè)電流環(huán)伯德圖過(guò)零點(diǎn)補(bǔ)償、提高電流環(huán)增益效率不達(dá)標(biāo)開(kāi)關(guān)損耗大、電感損耗大測(cè)損耗分布、測(cè)溫升優(yōu)化驅(qū)動(dòng)電阻、換低損耗電感輸出母線電壓波動(dòng)電壓環(huán)帶寬太高測(cè)母線電壓紋波降低電壓環(huán)帶寬過(guò)流保護(hù)誤觸發(fā)電流采樣噪聲大測(cè)采樣波形加RC濾波、用數(shù)字濾波6. 調(diào)試心得與進(jìn)階方向6.1 調(diào)試順序從開(kāi)環(huán)到閉環(huán)我調(diào)試CCM圖騰柱PFC的順序是先開(kāi)環(huán)、再電流環(huán)、最后電壓環(huán)。開(kāi)環(huán)調(diào)試時(shí)固定占空比看電感電流波形是否正常確認(rèn)驅(qū)動(dòng)和采樣沒(méi)問(wèn)題。然后閉合電流環(huán)給一個(gè)固定的電流參考值看電感電流能不能跟隨。最后閉合電壓環(huán)給一個(gè)固定的電壓參考值看母線電壓能不能穩(wěn)定。每一步都要用示波器抓波形確認(rèn)沒(méi)有異常再進(jìn)入下一步。我見(jiàn)過(guò)有人直接上閉環(huán)結(jié)果一上電就炸管連問(wèn)題出在哪都不知道。6.2 數(shù)字控制 vs 模擬控制CCM圖騰柱PFC可以用模擬控制也可以用數(shù)字控制。模擬控制響應(yīng)快、成本低但靈活性差改參數(shù)要換電阻電容。數(shù)字控制用DSP或MCU靈活性高可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的算法比如過(guò)零點(diǎn)補(bǔ)償、非線性控制、自適應(yīng)死區(qū)調(diào)整。我一般用數(shù)字控制因?yàn)檎{(diào)試方便而且可以實(shí)現(xiàn)一些模擬控制做不到的功能。比如自適應(yīng)死區(qū)調(diào)整根據(jù)輸入電壓和負(fù)載電流實(shí)時(shí)調(diào)整死區(qū)時(shí)間在輕載時(shí)增大死區(qū)降低開(kāi)關(guān)損耗在重載時(shí)減小死區(qū)降低導(dǎo)通損耗。6.3 進(jìn)階方向交錯(cuò)式圖騰柱PFC單相圖騰柱PFC的功率密度有限如果要做到5kW以上可以考慮交錯(cuò)式圖騰柱PFC。交錯(cuò)式就是兩個(gè)圖騰柱PFC并聯(lián)開(kāi)關(guān)頻率錯(cuò)開(kāi)180度輸入電流紋波相互抵消電感可以做得更小EMI也更好處理。交錯(cuò)式的控制比單相復(fù)雜一些需要均流控制確保兩個(gè)橋臂的電流平均分配。我一般用主從均流一個(gè)橋臂做主機(jī)另一個(gè)橋臂做從機(jī)從機(jī)的電流參考值跟隨主機(jī)。均流精度一般能做到5%以?xún)?nèi)。6.4 最后分享幾個(gè)實(shí)測(cè)技巧技巧一用熱成像儀找熱點(diǎn)。效率不達(dá)標(biāo)時(shí)先用熱成像儀看哪個(gè)器件溫度最高基本就能定位損耗大頭。技巧二用近場(chǎng)探頭找EMI源。EMI超標(biāo)時(shí)用近場(chǎng)探頭在PCB上掃一遍找到輻射最強(qiáng)的區(qū)域通常是高頻橋臂的開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)。技巧三用電子負(fù)載做動(dòng)態(tài)測(cè)試。動(dòng)態(tài)負(fù)載下母線電壓會(huì)有跌落或過(guò)沖用示波器抓波形看電壓環(huán)的響應(yīng)速度。如果跌落太大說(shuō)明電壓環(huán)帶寬不夠如果振蕩說(shuō)明相位裕度不夠。技巧四高低溫都要測(cè)。GaN的導(dǎo)通電阻隨溫度升高而增大高溫下效率會(huì)下降。我一般會(huì)在-40°C、25°C、85°C三個(gè)溫度點(diǎn)分別測(cè)效率和波形確保全溫度范圍內(nèi)都能穩(wěn)定工作。這個(gè)內(nèi)容后續(xù)還可以這樣擴(kuò)展比如三相圖騰柱PFC、無(wú)橋PFC的其他拓?fù)洹aN器件的可靠性測(cè)試、數(shù)字控制算法的優(yōu)化等。每個(gè)方向都有不少坑可以聊有機(jī)會(huì)再單獨(dú)寫(xiě)。