設法克服 EMI 挑戰

工程師可設法將 PFC 電感器分為兩個元件，以克服 EMI 濾波器設計上的挑戰：一個附帶較高電感的電感器 (L_g) 連接至 AC 電源，另一個是較低電感的電感器 (L_b) 與電容器串聯，並與功率級平行，如 圖 13 所示。拆分電感器設定的想法是讓較大的 AC 波紋電流流經串聯電感器和電容器 (較低總阻抗)，並將 L_b (較高阻抗) 和 AC 電源的電流漣波降到最低。因此，隨著差動模式雜訊的降低，EMI 濾波器設計變得更容易。

圖 13 已修改的圖騰柱免橋接 PFC 電路。

雖然已修改的軟切換 CRM PFC 可讓您克服 EMI 濾波器設計挑戰，但 CRM PFC 本身需要投入額外的感測和控制來判斷 PFC 主動開關開啟時序，以確保軟切換。其中一個選項是新增電流感測裝置 (例如電流變壓器) 以偵測零電流點，可讓您根據 FET C_oss 計算主動 FET 開啟時序。感測與控制系統的傳播延遲及元件公差，會導致主動 FET 開啟時序錯誤。由於此控制方案需要逐週期感測和控制，因此您應該預期更高的 MCU 資源使用量。

另一種方法是根據輸入和輸出電壓感測結果，以及 PFC 電感和 FET C_oss，計算所需的 FET 開啟和關閉時間。您可以利用 FET 汲極至源極電壓感測判斷是否已實現軟切換。如果在閘極訊號升高前，汲極至源極電壓未降至負值，則表示 FET 處於硬切換狀態。

以 圖 13 中所示 FET 為範例，其中延長 HFFET_HS 開啟時間可將更多負電流放電 HFFET_LS C_oss，以實現軟切換。如果在閘極訊號升高前，汲極至源極電壓降至負值，表示 FET 已處於軟切換狀態。減少 HFFET_HS 的開啟時間，將均方根電流降至最低以提升效率。如此一來，FET 開啟時間就不再於每個週期更新，而是只在未發生軟切換時才進行調整，這樣可以節省大量 MCU 資源使用量。

整合所需的軟切換感測電路與 FET，可進一步簡化系統。如 圖 5 所示，LMG3526R030 裝置將 GaN FET、驅動器、保護和 FET 汲極至源極電壓感測整合至一個封裝中。只要 GaN FET 在通道傳導前處於第三象限傳導，LMG3526R030 就會發出零電壓偵測脈衝來指示軟切換。

圖 14 說明了在具有第三象限傳導與未具有第三象限傳導的 LMG3526R030 範例波形。

圖 14 LMG3526R030 波形具有 (在上面) 和未具有第三象限傳導。

使用 LMG3526R030 中的零電壓偵測功能，變頻、ZVS、5-kW、基於 GaN、雙相圖騰柱 PFC 參考設計透過結合元件、拓撲與控制系統創新，展現 99.1% 以上的峰值效率。