图腾柱无桥PFC原理

PFC，上家用的TTPL无桥，近来就对这个曾经日日面对但没吃透的拓扑进行了学习，然后发现，网上写的那些原理介绍真的挺误导人的，结合自己的学习书写此文，权作给自己勘误查询。

TTPL无桥PFC，分单/三相，这里仅说单相，首先工作原理：

从传统PFC演变，图腾柱结构替代传统整流桥，图腾柱分为高频开关管（其实就是BOOST）和工频整流管，实际应用会把整流二极管换成开关管，减小导通损耗提高效率，应用中也叫这两者快管和慢管。

网上的原理介绍很多笼统将工作过程简单粗暴分为交流正半周Q4，负半周Q3对应开通，误导人，实际上正负半周都伴随着Q4和Q3的高频开关，实际就是同步boost拓扑的升压。

Q4和Q3互补导通。导通时序借助Ti文章配图，这里是带软启动的。

交流正半周，Q4软启（解决负向过零时慢管Q2Coss导致的浪涌电流），Q3随后软启（解决Q3体二极管本身的反向恢复电流过冲），随后与Q4交替互补导通；Q4导通，电流流向为电感L，Q4，Q2，然后回N线，此时相当于boost中电感充电环节；

随后Q4关闭，Q3互补导通（注意此时仍是交流正半周），电感对输出电容和负载放电，电流流向为L，Q3，Vo，Q2，然后返回N线；

交流负半周只是主开关和续流管的主次切换，即Q3为主，Q4续流，如正半周工作时序，不再赘述。

为什么加软启动？反向思考不加会怎样：

不加软启，过零之后的电压换向，Q3截止前，Q2Coss上的电压为Vo，此时交流电压较小爬升中，为输出Vo电压势必需要主开关管以非常大的D启动，Q2的Coss上的电压在Q4导通后很快切换为体二极管压降，此时由CdV/dt知正向浪涌电流会很大，危害极大。

单加一个管子的软启还不行，如果只是Q4（主开关管）进行软启，此时Q3因为互补导通，也是会以很大占空比导通（1-D），然而此时交流电压较小尚未形成有效的正向电流电压，就会导致输出电容电压倒灌（路径为Q3，L，Q1/Q2）此时电容放电，从电流波形上看就会有反向的电流尖峰。

所以Q4软启时，Q3还需要保持截止状态，负载的能量短时间内就由输出大电容提供了。

另外，在过零点换向时还需要避免因慢管体二极管反向恢复未结束而上/下慢管已经导通的情况，因为这个时候相当于输出对地短路。所以慢管的上下管切换有一个必须要有的死区时间（dead time zoom）。

以上分析的时序中，慢管均以工频频率进行开关。

下一篇分析PFC的工作模式（CCM，BCM（CrCM））

文献引用：

1. Bosheng Sun, “Control challenges in a totem-pole PFC,” Texas Instruments Analog Applications Journal(SLYT718), AAJ, 2Q 2017.