有源功率因數(shù)校正PFC電路，它直接影響著車載充電機OBC的充電效率

在前幾期的文章中，我們向大家介紹了迪龍新能源研發(fā)生產(chǎn)的車載充電機產(chǎn)品，我們都知道迪龍新能源是全球知名的車載電源制造商，主要產(chǎn)品有車載充電機、DC/DC轉(zhuǎn)換器和車載集成一體機等，其中，車載充電機采用了先進的功率因數(shù)PFC和LLC諧振電路技術(shù)，擁有較高的轉(zhuǎn)換效率和功率密度。

迪龍：車載充電機

車載充電機（on board charger；OBC）是電動汽車充電的核心，PFC電路直接影響著其充電效率。下面我們就通過本篇文章，一起來了解一下PFC電路和LLC諧振電路。

常見的OBC硬件電路可分為主回路和控制電路，控制電路通過傳感器、ECU和IGBT驅(qū)動等完成信號接收與充電控制，主回路電路通常可分為兩級，前級為功率因數(shù)校正PFC模塊，提高輸入的功率因數(shù)并抑制高次諧波，后級為DCDC轉(zhuǎn)換器，即LLC模塊，滿足電池充電對電流電壓的要求，并實現(xiàn)電氣隔離。

控制電路采集輸出電流、電壓信號，實現(xiàn)PFC電路和逆變電路的控制，功率因數(shù)校正模塊（PFC，Power Factor Correction）實現(xiàn)輸入交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，且保證輸入電流與電壓同相位，它直接決定了OBC的能量利用效率，降低充電系統(tǒng)對電網(wǎng)造成的諧波污染。

功率因數(shù)是指交流電路有功功率與視在功率的比值。在交流系統(tǒng)中，供電電源提供正弦電壓波形，用電負載影響電流波形，在一般的阻性負載中，電流波形與電壓波形形狀一致，相位一致，則功率因數(shù)為1，電壓與電流的乘積始終為正，負載電流消耗100%轉(zhuǎn)換為負載功率，能量利用效率高。

如果用電負載產(chǎn)生了電流相位偏移（電流與電壓在特定時間點在循環(huán)中的位置不一致）或者諧波電流（電流頻率與電壓頻率不同），則電流與電壓的乘積會產(chǎn)生負數(shù)，即無功功率，導致功率因數(shù)降低。

常見的PFC電路結(jié)構(gòu)主要有BOOST型升壓電路、交錯并聯(lián)型PFC、全橋PFC、Buck、反激式、Cuk式、Zeta式等等。

其中，當前最主流的電路結(jié)構(gòu)是BOOST型升壓電路，BOOST型升壓電路用于前級功率因數(shù)校正模塊，具有控制結(jié)構(gòu)簡單和工作性能穩(wěn)定的特點。

該電路的優(yōu)點是輸入電流連續(xù)，EMI和RFI較低，輸入電感可以降低對輸入濾波的要求，功率因數(shù)較高，缺點是隨著輸出功率的增加，導通損耗增大，效率降低同時對散熱也有較高要求，電感體積較大，輸出紋波電流也較大。

隨著OBC功率等級的不斷提高，BOOST型PFC的使用受到限制，而交錯并聯(lián)技術(shù)能夠有效降低功率器件的電流應(yīng)力，減小電流紋波和磁性元件的體積并提升設(shè)備的功率等級，典型的交錯并聯(lián)BOOST PFC電路采用兩路BOOST電路并聯(lián)，相互互補工作。

該電路的優(yōu)點是工作時由于電路紋波電流的抵消使得輸入和輸出的紋波電流較低，相應(yīng)的濾波電路尺寸可以減小，相比BOOST型升壓電路，損耗降低，但是器件數(shù)目增加使成本升高，對散熱也有較高要求。

后級DCDC轉(zhuǎn)換器受控于電池管理系統(tǒng)，根據(jù)電池組反饋的電量信息和所需的充電模式及時調(diào)整輸出，實現(xiàn)智能充電，DCDC接收前級PFC提供的穩(wěn)定母線電壓，輸出寬范圍、低紋波的直流電壓。常見的DCDC電路主要有移相全橋型、LLC諧振電路、推挽式電路等。

移相全橋型，可以達到最大的輸出功率，適用于大功率的場合，但是由于結(jié)構(gòu)與控制電路的復雜導致成本較高，可靠性相對較低。

LLC諧振電路，具有開關(guān)損耗低，輸入電壓與輸出電壓調(diào)節(jié)范圍寬的優(yōu)點。由于諧振元件都集中到一個磁性元件上，因而減小了變換器的體積。

迪龍新能源OBC產(chǎn)品輸出功率涵蓋了2KW-40KW，可滿足乘用車、商用車、客車、專用車等各類新能源汽車的應(yīng)用需求，以及滿足船載、艦載的應(yīng)用需求。交流輸入采用有源功率因數(shù)校正PFC，功率因數(shù)≥0.99，有效實現(xiàn)了綠色電網(wǎng)，具有AC220V（85V-265V）&AC380V（147V-457V）寬電壓輸入范圍，滿足國內(nèi)外充電標準需求，并且具備過熱保護、電池反接保護、空載保護、短路保護、過壓欠壓保護、過流保護、充滿電自動關(guān)機…等完備的安全防護功能。

散熱方式有自冷、風冷和液冷設(shè)計，采用密封式防水防塵結(jié)構(gòu)，等級高達IP67，溫升比自然冷卻低，整機工作穩(wěn)定可靠，滿足各種惡劣環(huán)境需求，無故障運行時間更長。

更重要的是，迪龍新能源OBC對動力電池采用智能充電，充電過程中判斷電池的相對容量和識別環(huán)境溫度。根據(jù)電池狀態(tài)采用恒壓、恒流、恒功率自動轉(zhuǎn)換法充電，有效節(jié)省了充電時間，延長電池使用壽命。

審核編輯黃宇