[参考译文] LMG3410：使用 GaN 的传统 PFC 拓扑-有什么优势？

您好、Carlos、

我建议您查看此在线培训视频、网址为 TI.com、其中将回答您有关 TP PFC 的大部分问题。

https://training.ti.com/designing-99-efficient-totem-pole-pfc-gan

我将尝试逐一回答。

"  我在 TI.com 上看到的 LMG3410的两种 PFC 应用似乎都过于复杂、采用无桥或续流二极管的方法。"

"我理解这些是为了获得尽可能高的效率、但有一位客户向我询问、在使用具有 SiC 整流器的单个 LMG3410和用于 CCM 运行的传统桥式整流器时是否存在任何问题。"

在具有 SiC 的传统升压 PFC 中使用 LMG3410没有任何问题；但是、如上面的视频所述、您将无法获得 GaN FET 的全部优势。 效率将略有提高、但不会显著、因为主要损耗在二极管电桥上。 在低于300W 的较低功率水平下、在传统 PFC 中使用 LMG3410绝对是一种选择、但随着功率的提高、二极管电桥损耗将变得难以承受、并会降低效率。 此时、图腾柱拓扑将超过任何 PFC 拓扑的效率和功率密度。

"我可以看到更高的频率会带来好处、可以选择以更高的功率进行相位交错、但会出现一些问题：

• 鉴于 GaN 器件没有续流二极管、这是否会导致问题？ (我假设在反向状态期间电流不会由正向偏置 FET 或续流二极管循环

GaN 没有续流二极管、但可以反向(第三象限操作)导通类似于二极管、但具有较大的压降。 因此、我们建议使用同步开关来最大限度地降低损耗并提高效率。 但从运行的角度来看、它可以像体二极管一样运行-没问题。  

• 为了简单起见、使用 SiC 整流器而不使用 GaN 器件制造半桥是否会出现任何问题？

我想我在上面回答了这个问题、视频将向您展示 GaN 在图腾柱结构中的优势的一些真实数字。 但是、正如我说过的、它可以在更高的开关频率下与 SiC 整流器一起使用。 答案全部取决于功率级别。

• 为什么该设计基于(而不是标准) 100KHz 开关频率、以及我们使用 GaN 器件能够达到多高的水平？"

开关速度的限制因素是总功率损耗。 更高的 Fsw 会导致更多的损耗、同时提高功率密度。 我们已决定使用100kHz、因为它可提供平衡的效率和功率密度。 此外、由于 EMI 标准从150kHz 开始、100kHz 也有助于 EMI 级。 LMG3410的工作频率可高达1MHz、我们的 LLC 设计的工作频率为950kHz。 有关详细信息、请查看 PMP20637。  

"客户的问题是、通过自行切换到 GaN 器件、实际会有什么改进？ 效率数据似乎令人惊叹、但通过使用标准 无桥拓扑可以轻松实现这些数据、因此它们并不意味着什么。"

在1kW 下具有 TP PFC 的 GaN 的优势与上述在线培训链接中提供的传统 PFC 升压和双升压半桥 PFC 拓扑进行了数字比较。 如果您只在双升压或传统升压 PFC 中以高功率级别(即1kW)替代 Si MOSFET 和 GaN、您将不会看到什么大优势。 但是、将拓扑从双升压更改为图腾柱、效率和功率密度都可以大幅提高。 此外、我不得不说、图腾柱拓扑早已被证明是最简单的(按元件数量计算)且具有成本效益的拓扑、但由于半桥结构、由于较大的反向恢复损耗、它无法与 Si MOSFET 配合使用。 GaN FET 成为此拓扑的支持技术。

"最后、 为什么不 使用我们自己的 CSA (例如 AMC1301)实现 PMP20873上的电流感应？"

TI 有许多参考设计将 AMC1301用于不同的应用；但是、尤其是行业中的平均电流模式控制 PFC 拓扑使用霍尔效应传感器、因为不需要高带宽反馈。 我们的参考设计尽可能接近终端应用。 但是、它也绝对可以用于此参考设计。

希望这能解答您的所有问题和疑虑。

此致、

Serkan