ZHCADP9 January 2024 UCC21551 , UCC27517A , UCC27624 , UCC27714
最新开发的一种 PFC 拓扑是图腾柱 PFC。有源无桥拓扑使用开关替代前面所示的无源拓扑中的二极管整流桥。这些附加的电源开关通常为硅 (Si)、碳化硅 (SiC) 或氮化镓 (GaN)。这里重点介绍用于此拓扑的 Si 和 SiC FET。碳化硅 (SiC) FET 只有两个串联的结(而升压拓扑中有三个)。利用 SiC FET 可实现更快的开关和更低的反向恢复电荷,从而降低开关损耗。图 2-4 和图 2-5 显示了图腾柱 PFC 拓扑的两种配置。
图腾柱拓扑有两个开关分支,右侧分支带有两个硅 (Si) MOSFET(图 2-5 中的 Q3 和 Q4)或两个二极管(图 2-4 中的 D3 和 D4),左分支带有两个 SiC FET(图 2-4 中的 Q1 和图 2-5 中的 Q2)。右侧分支称为慢桥臂,能够以电网频率(通常为 50Hz 或 60Hz)为交流信号提供线路整流。慢桥臂采用半桥配置,因此需要一个 600V 半桥驱动器。之所以出现这种电压额定值,是因为这些电路通常输出大约 400V 直流。左侧分支即快速桥臂,以高频(100kHz 至 250kHz)进行开关,用于升高电压并调整输入电流。在这种高开关频率下,产生噪声的瞬态会导致操作困难,从而降低效率。这些瞬变是由两个单独接地基准之间的差分电压引起的。栅极驱动器对此噪声的耐受性称为共模瞬态抗扰度 (CMTI)。隔离式栅极驱动器可提供高 CMTI,因此需要隔离式双通道栅极驱动器来输出 SiC 功率 FET 所需的高电流并保持高效率。
对于慢速桥臂,需要一个 600V 半桥栅极驱动器,该驱动器提供高驱动电流和快速开关特性,以驱动所使用的大功率开关。UCC27714 是一款 600V 非隔离式驱动器,具有 4A 峰值灌电流和 4A 峰值拉电流的高输出电流能力。90ns 的低传播延迟、20ns 的延迟匹配以及 HO 和 LO 15ns 的上升和下降时间有助于实现这些系统所需的高效率。
快速桥臂上通常使用的 SiC FET 需要低延迟时间、高 CMTI 和高电流,以更大限度地提高效率。UCC21551 是满足快速桥臂需求的驱动器示例。UCC21551 的 CMTI 额定值为 125V/ns,驱动电流为 4A 拉电流和 6A 灌电流。UCC21551 还具有所需的快速开关特性,例如 33ns 传播延迟和 5ns 最大延迟匹配。UCC21551 的输入侧隔离额定值为 5kVRMS 峰值增强型隔离栅以及 12V 或 17V UVLO 保护。