单极隔离式功率因数校正（PFC）变换器

开关S在Vm被钳位到母线电压时，来自PFC单元的电流为零，开关电流仅来自DC/DC单元。因此，电流应力很小，与DC/DC变换器的基本相同。换句话说，也就是PFC单元不增加动作和开关损耗，变换器有较高的功率变换效率。这是这种变换器的主要优点。同时，这种变换器可在满载的05％到满载情况下最高贮能电容电压应力仍低于一般单级隔离式PFC变换器中的贮能电容电压，而且在负载的05％情况下还能调节输出电压，这可应用在某些特殊场合。

(4)全桥式单级PFC变换器

图7给出了ZVS(零电压开关)、全桥式单级PFC变换器。它在一般的全桥式PFC变换器中加入了含一个开关的辅助电路来实现ZVS，且ZVS可在大的负载范围内实现，同时有小的电压、电流应力，开关损耗几乎为零，EMI噪声很低。次级部分的整流二极管在ZCS(零电流开关)和ZVS下动作，初级有源器件在ZVS下动作。这个特点很重要是因为在高电压、高频率开关电源的开关损失中，主要的损失是由二级管反向恢复损失产生的，而不是有源器件。这种变换器可应用在较高功率场合。然而，它也存在着电路拓扑复杂，需要器件较多，增加费用的缺点，而且辅助开关的峰值电流应力比主开关的要高，但是有效电流应力低。

还有一些具有低谐波失真及软开关特性的单级PFC变换器，其拓扑大多较为复杂，在此不多叙述。

32并联式单级PFC变换器

所谓单相两级并联PFC就是为同时能获得单位输入功率因数并调节输出电压，大约68％的平均输入功率(P1)可通过一个功率变换级送到输出端，仅有剩下的32％的功率(P2)需要处理两次。功率流图见图8。

新型的并联式单级PFC变换只有一个功率变换级，同时处理输入功率(P1)和余下的32％功率(P2)。功率流图见图9。

下面给出一种并联式单级BOOST型PFC变换器，如图10所示。与串联式单级PFC变换器相比，它具有较高的变换效率，但是电路复杂。因此，近年来研究、应用较多的大多是电路简单的串联式单级PFC变换器。

4控制方案

单级隔离式PFC变换器的优点之一就是控制简单，仅用一个电路即可。目前单级PFC变换器的控制方法有电压反馈单环控制；也有用电流峰值控制的，它比电压反馈控制多了一个电流环，除了保持输出电压稳定还可控制电感电流，但这种控制方法需斜率补偿，对噪声敏感；另外，还有用平均电流控制法，例如前面提到的全桥式单级PFC变换器，平均电流控制法具有电路稳定性能好，电压输入范围宽，无需斜率补偿，测量精度高和适用的功率范围宽等优点。单级隔离式PFC变换器的主要特点之一就是成本低，因此，人们应用较多的还是电压反馈单环控制或电流峰值控制法，平均电流控制法虽然性能好，但费用高，背离了设计单级PFC变换器的初衷，所以仅用在少数功率较高的场合。M.H.L.Chow[11]等人在1998年首次提出了同时控制导通比和频率的控制方案。这种方案通过改变导通比来调节输出电压，改变频率获得单位功率因数和低电压应力，同时获得三种功能。而1994年Jovanovicetal[12]提出的变频控制方案，不能减少谐波失真。目前，在单级隔离式PFC变换器中，变频控制因它带来的负面影响应用得还很少，但应用它可解决某些疑难问题，例如：所有的单级隔离式PFC变换器都存在一个固有的问题，当负载超过最大负载值时，贮能电容电压继续上升。这时就可通过当贮能电容上电压达到最高值时增大开关频率来解决这个问题。

图10并联式单级BOOST型PFC变换器

5小结

本文总结了几种各具特色的单级隔离式PFC变换器，并在此基础上讨论了控制方案。单级功率因数校正及变换技术这门20世纪90年代发展起来的高效、低成本和实用的新技术，已广泛应用于小功率的家用电器，充电电池和计算机电源等场合。今后，各种单级隔离式PFC变换技术必将得到进一步的深入研究，并在小功率开关电源领域获得广泛的应用。