單極隔離式功率因數(shù)校正（PFC）變換器

開關S在Vm被鉗位到母線電壓時，來自PFC單元的電流為零，開關電流僅來自DC/DC單元。因此，電流應力很小，與DC/DC變換器的基本相同。換句話說，也就是PFC單元不增加動作和開關損耗，變換器有較高的功率變換效率。這是這種變換器的主要優(yōu)點。同時，這種變換器可在滿載的05％到滿載情況下最高貯能電容電壓應力仍低于一般單級隔離式PFC變換器中的貯能電容電壓，而且在負載的05％情況下還能調節(jié)輸出電壓，這可應用在某些特殊場合。

(4)全橋式單級PFC變換器

圖7給出了ZVS(零電壓開關)、全橋式單級PFC變換器。它在一般的全橋式PFC變換器中加入了含一個開關的輔助電路來實現(xiàn)ZVS，且ZVS可在大的負載范圍內實現(xiàn)，同時有小的電壓、電流應力，開關損耗幾乎為零，EMI噪聲很低。次級部分的整流二極管在ZCS(零電流開關)和ZVS下動作，初級有源器件在ZVS下動作。這個特點很重要是因為在高電壓、高頻率開關電源的開關損失中，主要的損失是由二級管反向恢復損失產生的，而不是有源器件。這種變換器可應用在較高功率場合。然而，它也存在著電路拓撲復雜，需要器件較多，增加費用的缺點，而且輔助開關的峰值電流應力比主開關的要高，但是有效電流應力低。

還有一些具有低諧波失真及軟開關特性的單級PFC變換器，其拓撲大多較為復雜，在此不多敘述。

32并聯(lián)式單級PFC變換器

所謂單相兩級并聯(lián)PFC就是為同時能獲得單位輸入功率因數(shù)并調節(jié)輸出電壓，大約68％的平均輸入功率(P1)可通過一個功率變換級送到輸出端，僅有剩下的32％的功率(P2)需要處理兩次。功率流圖見圖8。

新型的并聯(lián)式單級PFC變換只有一個功率變換級，同時處理輸入功率(P1)和余下的32％功率(P2)。功率流圖見圖9。

下面給出一種并聯(lián)式單級BOOST型PFC變換器，如圖10所示。與串聯(lián)式單級PFC變換器相比，它具有較高的變換效率，但是電路復雜。因此，近年來研究、應用較多的大多是電路簡單的串聯(lián)式單級PFC變換器。

4控制方案

單級隔離式PFC變換器的優(yōu)點之一就是控制簡單，僅用一個電路即可。目前單級PFC變換器的控制方法有電壓反饋單環(huán)控制；也有用電流峰值控制的，它比電壓反饋控制多了一個電流環(huán)，除了保持輸出電壓穩(wěn)定還可控制電感電流，但這種控制方法需斜率補償，對噪聲敏感；另外，還有用平均電流控制法，例如前面提到的全橋式單級PFC變換器，平均電流控制法具有電路穩(wěn)定性能好，電壓輸入范圍寬，無需斜率補償，測量精度高和適用的功率范圍寬等優(yōu)點。單級隔離式PFC變換器的主要特點之一就是成本低，因此，人們應用較多的還是電壓反饋單環(huán)控制或電流峰值控制法，平均電流控制法雖然性能好，但費用高，背離了設計單級PFC變換器的初衷，所以僅用在少數(shù)功率較高的場合。M.H.L.Chow[11]等人在1998年首次提出了同時控制導通比和頻率的控制方案。這種方案通過改變導通比來調節(jié)輸出電壓，改變頻率獲得單位功率因數(shù)和低電壓應力，同時獲得三種功能。而1994年Jovanovicetal[12]提出的變頻控制方案，不能減少諧波失真。目前，在單級隔離式PFC變換器中，變頻控制因它帶來的負面影響應用得還很少，但應用它可解決某些疑難問題，例如：所有的單級隔離式PFC變換器都存在一個固有的問題，當負載超過最大負載值時，貯能電容電壓繼續(xù)上升。這時就可通過當貯能電容上電壓達到最高值時增大開關頻率來解決這個問題。

圖10并聯(lián)式單級BOOST型PFC變換器

5小結

本文總結了幾種各具特色的單級隔離式PFC變換器，并在此基礎上討論了控制方案。單級功率因數(shù)校正及變換技術這門20世紀90年代發(fā)展起來的高效、低成本和實用的新技術，已廣泛應用于小功率的家用電器，充電電池和計算機電源等場合。今后，各種單級隔離式PFC變換技術必將得到進一步的深入研究，并在小功率開關電源領域獲得廣泛的應用。