AC-DC

功率因数校正 (PFC) 让电源输入电流与交流输入电压保持同步，以便最大限度地提高从市电（交流电源）获得的实际功率。在理想的 PFC 电路中，输入电流与输入电压同相（如同使用纯电阻一般），不会产生任何输入电流谐波。尽管有源 PFC 可通过多种方式实现，但 PFC 应用中最常用的拓扑结构还是升压转换器。

对于低功率应用，临界导通模式 (CrCM) 升压拓扑在省电和功率密度提高方面颇具优势。但在一定的中/高功率水平下，其滤波能力差、峰值电流大的缺点便开始显现。

就高功率应用而言，连续导通模式 (CCM) 升压拓扑是较好的选择。

适用于 CCM 拓扑的推荐产品如下：

• 电源控制器：PFC 连续导通模式 IC、Arm® Cortex® 32 位微控制器 (MCU)、PSoC 及 XMC
• 栅极驱动器 IC：适用于 MOSFET、IGBT、SiC MOSFET 和 GaN HEMT 的 EiceDriver™ 栅极驱动器 IC
• PFC 升压二极管：规格涵盖 600 V 及 650 V 至 1200 V 肖特基二极管的CoolSiC™ 肖特基二极管
• CCM 双升压 — MOSFET：CoolMOS™ C7 超结 MOSFET 可在 PFC 拓扑中实现出色性能。600V CoolMOS™ P7 超结 (SJ) MOSFET 是 600V CoolMOS™ P6 系列的后续产品。该产品继续在设计过程中的高效率与易用性之间保持平衡。 
• CCM 双升压 — IGBT：TRENCHSTOP™ 5 IGBT 采用高功率封装技术，配备额外的开尔文发射极引脚。TO-247 4 引脚为栅极-发射极控制回路提供了极低电感，实现出色的开关性能。
• CCM 图腾柱 — GaHEMT：基于氮化镓 (GaN) 的解决方案在显著降低复杂度的同时，效率可提高近 0.3%。CCM 控制的 GaN PFC 级仅存在一个可行的高频图腾柱支路，并且可精简磁性元器件用量，在系统层面更具成本效益。

应用研究表明，e 模式 GaN HEMT 在高功率设计中具备明显的应用价值。研究还显示，GaN 器件由于具备较强的硬开关能力，因此可在 PFC 使用 CCM 调制等较简单的控制方案；同时相较于类似的硅替代品，GaN 器件更具性能优势。对于英飞凌 CoolGaN™ 开关产品系列与专用 GaN EiceDRIVER™， GaN 器件是硬开关 CCM 控制的交直流功率转换应用的理想选择。

查看 3kW 通信电源的完整文档，该电源采用 GaN 或硅基高压器件，支持 230 V 交流输入与 48V 直流输出，已针对 50% 的额定功率进行优化。

PFC 级优势：

研究结果表明，基于 GaN 的解决方案具有明显的系统优势，在显著降低复杂度的同时，效率可提高近 0.3%。特别是 PFC 级可在固定频率下运行 GaN 器件，并使用通常具有较大交流纹波的 CCM 调制，从而在正弦变化的输入电压和不同负载条件下可至少实现部分自然零电压开关 (ZVS) 切换。在硅与 GaN 器件间 30 至 40W/inch3 这一具备商业价值的区间 内，帕累托最优设计的主要差异之一在于 PFC 级。硅器件所采用的 TCM 调制可导致电流纹波增大，提高升压电感电流的 RMS 值。

这就要求交错连接 2 个 HB 图腾柱支路以减少输入电流纹波，进而缩减 EMI 滤波器尺寸。相比之下，CCM 控制的 GaN PFC 级设计仅存在一个可行的 HB 图腾柱支路，并且可精简磁性元器件的用量，在系统层面更具成本效益。

LLC 级优势：

在 LLC 级，基于 GaN-HEMT 的设计需较低励磁电流以实现软开关操作，同时延迟时间较短。另外，对于相同的励磁电流，系统可使用更多的并联 GaN 开关。这两类方法均可通过 GaN 器件降低 LLC 级的损耗。

优化结果表明，基于硅与 GaN 的设计均得益于 2 级矩阵变压器配置，其中初级绕组为串连，次级绕组为并联。此外，全桥整流的效果好于中心抽头结构。硅基设计的开关频率通常在 100 kHz 左右，而基于 GaN 的设计则为 150 kHz。