单极隔离式功率因数校正（PFC）变换器

3单级隔离式PFC变换器的分类及特点

单级隔离式PFC变换器大体分为串联式和并联式两种。下面具体介绍各种类型的典型变换器。

31串联式单级隔离式PFC变换器

图3是由BOOST型PFC电路与单开关反激变换器组合而成的最基本的单级隔离式PFC变换器拓扑。它与普通的DC/DC变换器相比，有电压应力较高，损失较多的缺点。因此，人们研制出应用各种软开关技术，减少开关损耗及开关应力的各类新型单级PFC变换器，效率高，而电路拓扑又十分简单。详述如下。

（1）带有再生钳位的BOOST反激型单级隔离式PFC变换器

与最基本的单级隔离式PFC变换器相比，图4所示的带有再生钳位的BOOST反激型单级隔离式PFC变换器只增加了再生钳位电容Cc和二极管Dd两个元器件来构成钳位电路。Cc用来钳位开关上电压，Dd用来阻止Lk,Lp,Ce,L和Cc在开关S关断时谐振。钳位电路虽然简单，但它有效地减小了开关应力(钳位在Vc＋nV0上)，通过Cc与漏感Lk的谐振再生了贮存在变压器漏感中的能量，免去了损耗能量的缓冲电路。而且，变换器的功率因数可高于099，而普通的单级PFC变换器在相同条件下仅为098左右。THD比加缓冲电路时降低9％左右。但这种变换器的开关在闭合时应力较大，不是零电压下关断。

（2）带有源钳位和软开关的BOOST反激型单级隔离式PFC变换器

电路拓扑如图5所示，S1为主开关，S2为有源钳位辅助开关，电路可看为BOOST单元与反激单元的串联组合。两个单元共用一个主开关S1。Cr代表开关S1和S2的总寄生电容，Lk代表变压器的漏感，Cr、Lk形成串联谐振电路，实现S1的软开关，Cc和S2构成有源钳位电路，限制开关上的谐振电压。

这种电路可再生变压器漏感中的能量，减小电压应力，与前面提到的再生钳位电路类似，但它又增加了一个辅助开关，实现了零电压开关，而主开关和辅助开关用同一个控制/驱动电路。控制电路与没有有源钳位电路的控制电路相同，能够采用常用的PWM控制芯片来设计。目前带有源钳位和软开关的单级隔离式PFC变换器广泛应用于各种小功率场合。

（3）单级充电激励式PFC变换器

这种变换器没有用BOOST或其它变换器作为PFC单元，仅用两个电容来实现PFC。充电激励式PFC单元由谐振电感Lr，充电电容Ca及Cs,输出整流管Dx和钳位二极管Ds组成。如图6所示。

简单工作原理如下：开关S闭合，电容CB上的能量传递给变压器的初级绕组，Dx由于加反压而截止，Lr、Ca和Cs形成串联谐振从电源吸收能量。这期间，开关不仅承受PFC级的电流，而且还承受DC/DC级的电流。当Vm达到母线电压VB，Dx开始导通，Lr上贮存的能量传送给CB，由于Vm被钳位到母线电压，所以谐振电容电压不变，也就没有电流流过谐振电容，这时开关仅承受来自DC/DC级的电流。开关断开，Ca及Cs放电，Ca全部放电时，Ds导通，Ca和Cs贮存的能量送给磁化电感，Df开始导通，磁场能量传送给负载，磁化电流降为零后，Df截止，反向电压Vcs加到Dx上，Df截止，然后又开始下一个开关周期。

图7全桥式单级PFC变换器

图8两级并联PFC结构图

图9并联式单级PFC结构图