具备高功率因数性能的单级 AC-DC 拓扑结构

在AC-DC SMPS应用中，通常会在输入级使用功率桥式整流器，将交流电压转换为单向的直流电压。在这种拓扑结构中，还会使用大容量电容器作为纹波滤波器，来稳定总线电压，这会导致功率因数性能较差，并将谐波污染反馈到电网。为了改善功率因数和谐波电流，通常需要使用PFC电路。但额外增加一个功率级意味着会降低系统效率和可靠性。在本文中，我们提出了一种基于单电感结构的单级AC-DC拓扑结构，具备PFC和LLC功能。该拓扑结构保留了传统LLC谐振转换器的零电压开关（ZVS）优势，同时实现了高功率因数性能。

在AC-DC SMPS应用中，桥式整流器被用于将交流输入转换为直流总线电压，并为第二级的隔离DC-DC转换器供电。其中，电流与输入电压的不匹配会给电网带来大量的谐波反馈。因此，电子仪器在接入电网时，需要遵循相关标准规定的功率因数规范和谐波限制。为了解决这些问题，在大多数AC-DC应用中，通常会使用功率因数校正技术。

单级AC-DC拓扑结构

在本文中，我们提出了一种整合了PFC功能的单电感结构LLC谐振拓扑结构，如图1所示。这个拓扑结构由升压电路和半桥LLC电路组成，二者使用同一对开关MOS Q1和Q2。L1是升压电路的主电感。当升压电路的MOSFET Q1和Q2开始交替开关时，L1可以平滑输入电流、减少相位失配、提高PF值，同时实现LLC谐振转换。一次侧的Q1、Q2均可在ZVS模式下工作，二次侧SR MOS可以在ZCS（零电流开关）模式下工作。这可以有效地提高整个系统的效率。