【应用】低Qrr和低电容的SiC共源共栅器件UJC06505K助力图腾柱无桥PFC电路高效化、简单化

时间： 2020-02-12 来源：UnitedSiC

技术问答

在AC-DC功率转换应用中，PFC（功率因数校正）控制方案得到了广泛应用，在现有的PFC拓扑结构中，最具发展前景的是图腾柱无桥PFC。传统Si器件的反向恢复电荷大，使图腾柱无桥PFC电路只能以临界导电模式（CrM）工作，因此只能用于小功率场合，用碳化硅（SiC）能够解决上述问题。针对这一应用，UnitedSiC推出低Qrr和低电容SiC共源共栅器件 UJC06505K。

如图1所示，说明了CCM图腾极PFC在正半周期内的工作原理。Q1和Q2是采用了UnitedSiC快速开关的SiC，Q3和Q4是低RDS(on)开关，D1和D2是用于电路软启动的浪涌电流二极管。在交流线路正半周期，Q4总是引导电感电流，Q2和Q1与输入电感和输出电容构成简单的升压变换器拓扑。Q2为主动开关，Q1的作用充当一个升压二极管。对于负半周，Q3引导电感电流，而Q2和Q1交换它们的功能。为了进一步提高效率，Q1、Q2、Q3、Q4均尽可能采用同步导通方式运行。

图1 CCM图腾极PFC在正半线周期内的工作原理

从以上可以看出，采用传统Si器件的反向恢复电荷大，使图腾柱无桥PFC电路只能以临界导电模式（CrM）工作。在CrM期间，图腾柱无桥PFC拓扑结构中存在较大的电磁干扰（EMI）噪声。但采用了SiC无桥图腾极PFC可以通过将传导路径中的半导体器件数量从3个减少到2个，使得整个电路设计简单化，UnitedSiC的SiC共栅共源器件提供非常快的切换速度，低电阻，低反向恢复电荷(Qrr)，低电容，标准12v栅极驱动器和非常好的短路和雪崩能力，使他们成为理想的启用连续导电模式(CCM)图腾极PFC。

使用UJC06505K实现了硬切换CCM图腾极PFC，如图2所示，在不考虑控制和栅极驱动功率的情况下，在高线230伏的快速切换段，在100kHz的切换频率下，最高效率达到99.4%。低RDS(on)、低Qrr和快速切换能力使650V SiC管UJC06505K成为全桥和半桥硬切换应用的理想选择。图2显示输入电感电流与输入交流电压的关系非常好。

图2 输入电压AC115/230VAC时输出功率与效率曲线图

可以看出，UnitedSiC的UJC06505K具有出色的Qrr和快速切换性能，在高压线路(230 VAC)和400 V直流输出时，最高效率达到99.4%。

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