適用于車載充電器的圖騰柱 PFC 和 CLLLC 拓撲

圖 2 顯示了一個 3.3kW 的 OBC，其中，OBC PFC 有一個圖騰柱 PFC 級，而 OBC 直流/直流轉換器有一個電容-電感-電感-電感-電容 (CLLLC) 級。圖騰柱無橋 PFC 通過減少電流路徑中功率器件的數量來提高效率，同時實現雙向操作（與傳統基于橋的 PFC 相比）。由于硅功率金屬氧化物半導體場效應晶體管中固有的體二極管在硬開關條件下容易受到高反向恢復損耗的影響，因此，圖騰柱無橋 PFC 的實現以前僅限于較低的功率等級。由于其結構中沒有這樣的體二極管，通過采用 GaN 功率開關（如德州儀器 (TI) 公司的 LMG3410R050），現在已可以實現多千瓦圖騰柱無橋 PFC 電源。由于 GaN 器件具有低輸出電容 (Coss) 特性，因此可以在高頻（100kHz 到 200kHz）下工作，進而允許使用更小的電感器，并縮小圖騰柱 PFC 轉換器所需的無源器件的尺寸。

然而，在死區時間，GaN 開關中的第三象限操作會導致額外損耗，實時 MCU 需要通過精確調節死區時間來優化這些損耗。C2000 實時 MCU 4 類 PWM 支持高分辨率死區時間等功能，可將死區調節到 150ps 的分辨率。以 100khz 圖騰柱 PFC 為例，采用死區時間優化后的損耗節省為 1W。由于設計人員通過將開關頻率提高到 1MHz 并采用臨界模式 PFC 等控制技術進一步減小了電感器尺寸，因此可以節省高達 10W 的功率損耗，從而使第三象限損耗的優化成為一個關鍵特性，對于這一點，可以在需要時精確且準確地控制死區時間。