引言

电力电子装置的大量频繁使用给电网造成了很严重的谐波污染，因此必须引入功率因数校正（PFC）电路，使其输入电流谐波满足现有的谐波要求。在小功率应用中，工作于临界连续电流模式下的传统BoostPFC拓扑[1~2]，因其结构简单，稳定性好，开关应力小得到了广泛的应用。

随着对转换效率的要求提高，由传统BoostPFC拓扑衍生而来的无桥Boost拓扑逐渐成为研究的热点。它略掉了BoostPFC前端的整流桥，减少了一个二极管的通态损耗，提高了效率。但其相对严重的EMI[3]效果是阻碍其广泛应用的很大因素。

针对这种情况，人们提出了另外一种拓扑：Totem-PoleBoostPFC拓扑。但其传统控制较为复杂而且不可利用现有的传统BoostPFC控制芯片。本文主要研究Totem-PoleBoostPFC拓扑，从其原理入手，分析其优缺点，提出一种相对简单的控制方案。

图1 Totem-PoleBoost拓扑

Totem-PoleBoost的主电路如图1所示，可以看出其元器件数目上与BridgelessBoost完全相同，理论

上同样能够得到较高的效率。

分析这个拓扑可以看出，在电源输入电压的正半周，电感电流为二极管D2截止，D1导通，可以分为两个模态，如图2所示。开关管S2的体二极管构成导通给负载供电，电感储能减少，开通S1时，S2的体二极管截止，电感储能增加。于是开关管S1和S2的体二极管构成BoostPFC结构。

图2 输入电压为正时的两种工作模态

同样的，在电源的负半周，电感电流为负，D2导通，如图3示。开关管S2和S1的体二极管构成BoostPFC结构。 

图3 输入电压为负时的两种工作模态

综合电源正负极性下的各种模态，两只开关管在输入电压极性变化时互换了其功能。例如，电压过零变为负时，S1由开通为电感储能转变为其体二极管导通为负载供电，而S2的功能变化正好相反。所以两只开关管的功能是互补的，并随极性变化而互换。

两只开关管的体二极管起到了与传统BoostPFC中快恢复二极管相似的作用。但是开关管体二极管的反向恢复时间目前最快也只能达到100n相比于快恢复二极管的几十甚至十几ns，差距十分明显。因此，假如此电路用于连续电流模式，其反向恢复损耗将会非常严重，效率的提高也必然有限。而假如工作于临界电流模式下，由于其没有反向恢复问题，故而能发挥该拓扑的最大优势。

控制策略

1.主电路拓扑

研究此拓扑的文献多采用滞环控制的策略[4~6]。针对此拓扑，滞环控制存在稳定性不高，不能工作于临界电流模式下，频率受滞环宽度限制，不能利用现有高效PFC芯片等诸多问题。

为克服上述滞环控制的缺点，图4给出一种利用现有的传统临界电流PFC控制芯片来实现Totem-PoleBoost拓扑的控制电路。  

对于传统Boost电路，电流采样电阻通常置于整流桥输出共地的一端，就能得到所需的电感电流。但对于图腾柱Boost拓扑，由于省略了整流桥，不能在一条回路上得到极性一致的电流采样，而最为简单的是在电源的正负半周分别在D1和D2上采样，以此得到符合传统芯片要求的电流采样值。

在输入电压为正时，由于开关管S1和S2的体二极管构成BoostPFC结构，所以S1可以看作传统BoostPFC的开关管，于是Boost控制IC的信号与S1的驱动信号相同。S2的驱动信号与S1互补，示电路电流的大小起到类似同步整流的作用。同样的，在输入电压为负时，S2的驱动信号与控制IC的信号相同，S1起类似同步整流的作用。

由前面的分析得知，开关管在输入电压过零时要转变其功能，所以必须快速准确检测出输入电压的极性变化进而切换两只开关管的驱动信号。按照这一原理，电压采样与0电位进行比较，于是电压过零检测输出是工频方波，它与的PFC控制芯片输出进行异或运算得到PWM控制信号。此控制信号经分相后得到两路互补的驱动信号来驱动上下两只开关管。这样每当电源极性变化时，异或门调转PFC控制芯片输出信号的高低电平，从而调转了两只开关管的功