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图腾柱无桥PFC电流环路设计的三种实现方法

来源:中芯巨能:提供选型指导+样片测试+现货供应| 发布日期:2025-11-05 16:00:01 浏览量:

在高效率电源设计中,图腾柱无桥功率因数校正(PFC)因其低导通损耗和高效率,已成为服务器与数据中心电源的主流拓扑。然而,与传统桥式PFC不同,图腾柱结构中的电感电流为双向交流电流,导致其电流控制环路设计更为复杂。传统平均电流模式控制依赖整流后的单向电流反馈,而图腾柱需采用双向电流传感器(如霍尔效应传感器)进行检测,其输出通常包含直流失调,无法直接用于标准控制环路。本文介绍三种适用于不同控制器架构的电流环路闭合方法,帮助工程师高效实现稳定控制。

方法一:适配硬件状态机控制器(如TI UCD3138)

此类控制器要求所有输入信号非负。设计步骤如下:

image.png

方法二:纯固件数字控制器(如TI C2000)

C2000等MCU支持负值运算,实现更简洁:

image.png

方法三:引入占空比前馈(dFF)提升THD性能

为满足严苛的总谐波失真(THD)要求,可结合占空比前馈控制降低对电流环带宽的依赖:

image.png

工程建议

霍尔传感器选型:优先选择失调电压低、温漂小的型号,并在软件中实现失调校准;

控制架构选择:若使用专用PFC控制器(如UCD3138),采用方法一;若基于MCU开发,方法二更灵活;

THD优化:在高功率应用中,强烈建议引入dFF控制以降低环路带宽压力。

图腾柱无桥PFC虽效率高,但控制复杂度显著提升。通过合理选择电流检测方案与控制策略,工程师可在保持高效率的同时,实现低THD、高稳定性的电源设计。

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