引言

電力電子裝置的大量頻繁使用給電網造成了很嚴重的諧波污染，因此必須引入功率因數校正（PFC）電路，使其輸入電流諧波滿足現有的諧波要求。在小功率應用中，工作于臨界連續電流模式下的傳統BoostPFC拓撲[1~2]，因其結構簡單，穩定性好，開關應力小得到了廣泛的應用。

隨著對轉換效率的要求提高，由傳統BoostPFC拓撲衍生而來的無橋Boost拓撲逐漸成為研究的熱點。它略掉了BoostPFC前端的整流橋，減少了一個二極管的通態損耗，提高了效率。但其相對嚴重的EMI[3]效果是阻礙其廣泛應用的很大因素。

針對這種情況，人們提出了另外一種拓撲：Totem-PoleBoostPFC拓撲。但其傳統控制較為復雜而且不可利用現有的傳統BoostPFC控制芯片。本文主要研究Totem-PoleBoostPFC拓撲，從其原理入手，分析其優缺點，提出一種相對簡單的控制方案。

圖1 Totem-PoleBoost拓撲

Totem-PoleBoost的主電路如圖1所示，可以看出其元器件數目上與BridgelessBoost完全相同，理論

上同樣能夠得到較高的效率。

分析這個拓撲可以看出，在電源輸入電壓的正半周，電感電流為二極管D2截止，D1導通，可以分為兩個模態，如圖2所示。開關管S2的體二極管構成導通給負載供電，電感儲能減少，開通S1時，S2的體二極管截止，電感儲能增加。于是開關管S1和S2的體二極管構成BoostPFC結構。

圖2 輸入電壓為正時的兩種工作模態

同樣的，在電源的負半周，電感電流為負，D2導通，如圖3示。開關管S2和S1的體二極管構成BoostPFC結構。 

圖3 輸入電壓為負時的兩種工作模態

綜合電源正負極性下的各種模態，兩只開關管在輸入電壓極性變化時互換了其功能。例如，電壓過零變為負時，S1由開通為電感儲能轉變為其體二極管導通為負載供電，而S2的功能變化正好相反。所以兩只開關管的功能是互補的，并隨極性變化而互換。

兩只開關管的體二極管起到了與傳統BoostPFC中快恢復二極管相似的作用。但是開關管體二極管的反向恢復時間目前最快也只能達到100n相比于快恢復二極管的幾十甚至十幾ns，差距十分明顯。因此，假如此電路用于連續電流模式，其反向恢復損耗將會非常嚴重，效率的提高也必然有限。而假如工作于臨界電流模式下，由于其沒有反向恢復問題，故而能發揮該拓撲的最大優勢。

控制策略

1.主電路拓撲

研究此拓撲的文獻多采用滯環控制的策略[4~6]。針對此拓撲，滯環控制存在穩定性不高，不能工作于臨界電流模式下，頻率受滯環寬度限制，不能利用現有高效PFC芯片等諸多問題。

為克服上述滯環控制的缺點，圖4給出一種利用現有的傳統臨界電流PFC控制芯片來實現Totem-PoleBoost拓撲的控制電路。  

對于傳統Boost電路，電流采樣電阻通常置于整流橋輸出共地的一端，就能得到所需的電感電流。但對于圖騰柱Boost拓撲，由于省略了整流橋，不能在一條回路上得到極性一致的電流采樣，而最為簡單的是在電源的正負半周分別在D1和D2上采樣，以此得到符合傳統芯片要求的電流采樣值。

在輸入電壓為正時，由于開關管S1和S2的體二極管構成BoostPFC結構，所以S1可以看作傳統BoostPFC的開關管，于是Boost控制IC的信號與S1的驅動信號相同。S2的驅動信號與S1互補，示電路電流的大小起到類似同步整流的作用。同樣的，在輸入電壓為負時，S2的驅動信號與控制IC的信號相同，S1起類似同步整流的作用。

由前面的分析得知，開關管在輸入電壓過零時要轉變其功能，所以必須快速準確檢測出輸入電壓的極性變化進而切換兩只開關管的驅動信號。按照這一原理，電壓采樣與0電位進行比較，于是電壓過零檢測輸出是工頻方波，它與的PFC控制芯片輸出進行異或運算得到PWM控制信號。此控制信號經分相后得到兩路互補的驅動信號來驅動上下兩只開關管。這樣每當電源極性變化時，異或門調轉PFC控制芯片輸出信號的高低電平，從而調轉了兩只開關管的功