ZHCADP9 January 2024 UCC21551 , UCC27517A , UCC27624 , UCC27714
最新開發的一種 PFC 拓撲是圖騰柱 PFC。有源無橋拓撲使用開關替代前面所示的無源拓撲中的二極管整流橋。這些附加的電源開關通常為硅 (Si)、碳化硅 (SiC) 或氮化鎵 (GaN)。這里重點介紹用于此拓撲的 Si 和 SiC FET。碳化硅 (SiC) FET 只有兩個串聯的結(而升壓拓撲中有三個)。利用 SiC FET 可實現更快的開關和更低的反向恢復電荷,從而降低開關損耗。圖 2-4 和圖 2-5 顯示了圖騰柱 PFC 拓撲的兩種配置。
圖騰柱拓撲有兩個開關分支,右側分支帶有兩個硅 (Si) MOSFET(圖 2-5 中的 Q3 和 Q4)或兩個二極管(圖 2-4 中的 D3 和 D4),左分支帶有兩個 SiC FET(圖 2-4 中的 Q1 和圖 2-5 中的 Q2)。右側分支稱為慢橋臂,能夠以電網頻率(通常為 50Hz 或 60Hz)為交流信號提供線路整流。慢橋臂采用半橋配置,因此需要一個 600V 半橋驅動器。之所以出現這種電壓額定值,是因為這些電路通常輸出大約 400V 直流。左側分支即快速橋臂,以高頻(100kHz 至 250kHz)進行開關,用于升高電壓并調整輸入電流。在這種高開關頻率下,產生噪聲的瞬態會導致操作困難,從而降低效率。這些瞬變是由兩個單獨接地基準之間的差分電壓引起的。柵極驅動器對此噪聲的耐受性稱為共模瞬態抗擾度 (CMTI)。隔離式柵極驅動器可提供高 CMTI,因此需要隔離式雙通道柵極驅動器來輸出 SiC 功率 FET 所需的高電流并保持高效率。
對于慢速橋臂,需要一個 600V 半橋柵極驅動器,該驅動器提供高驅動電流和快速開關特性,以驅動所使用的大功率開關。UCC27714 是一款 600V 非隔離式驅動器,具有 4A 峰值灌電流和 4A 峰值拉電流的高輸出電流能力。90ns 的低傳播延遲、20ns 的延遲匹配以及 HO 和 LO 15ns 的上升和下降時間有助于實現這些系統所需的高效率。
快速橋臂上通常使用的 SiC FET 需要低延遲時間、高 CMTI 和高電流,以更大限度地提高效率。UCC21551 是滿足快速橋臂需求的驅動器示例。UCC21551 的 CMTI 額定值為 125V/ns,驅動電流為 4A 拉電流和 6A 灌電流。UCC21551 還具有所需的快速開關特性,例如 33ns 傳播延遲和 5ns 最大延遲匹配。UCC21551 的輸入側隔離額定值為 5kVRMS 峰值增強型隔離柵以及 12V 或 17V UVLO 保護。