组合式升降压PFC的分析方法

1. 组合式升降压PFC的基本原理

  组合式升降压PFC采用两组储能元件，基本单元为Cuk，Sepic和Zeta。参考论文《New Efficient Bridgeless Cuk Rectifiers for PFC Applications》中的三种拓扑进行分析。
  Cuk型PFC的TypeI如下图所示，正半周Dp一直导通，Vc1=Vac+Vo。其中Vac=Vacm sinwt，Vo=mVacm。此根据回路Vac，L1，C1，C2，L2可知，Vc2=Vc1-Vac，由于Cuk电路Vc1>Vac，所以Vc2在正半周一直大于0，且小于Vc2，因此Q2和Do一直关断。

  Cuk型PFC的TypeII如下图所示，正半周Vc1=Vac+Vo1，根据回路C2，C1，Lo1，RL，Lo2可知，Vc2=Vo-Vc1，假设Vo1=mVacm，则Vo=2mVacm，Vac=Vacm sinwt，正半周时，Vc2=2m Vacm - (Vacm sinwt+mVacm)=(m-sinwt)Vacm。由于sinwt在正半周的范围是0~1，因此当m>1时，Vc2一直大于零，若正半周Q1，Q2开通，则Do2断，变换器正常工作；当m<1时，Vc2可能小于0，若Q1，Q2开通，则Do2导通，电容C2上的电能瞬间释放，产生冲击电流。

  冲击电流电流波形如下图所示，正半周是Do2产生冲击电流，负半周Do1产生冲击电流。

  Cuk型PFC的TypeIII如下图所示，正半周Dp一直导通，Vc1=Vac+Vo，根据回路C2, L2, Vac, L1, C1, Lo1, Lo2伏秒平衡可知，Vc2=Vc1-Vac>0，所以即便Q2的反并联二极管被迫导通，也不会让Do2导通，产生冲击电流。

  正常的二极管电流波形如下图所示，正半周Do1波形。

  综上所述，用双向开关去简化前级会有风险，很可能只能工作在升压模式，这是因为前级开关管导通时会导致正负半周的变换器的开关管都导通，也就有风险会让不工作的那组变换器产生冲击电流。