功率因數校正（PFC）在具有75W或者更大輸入功率的AC/DC電源中得到了廣泛的使用。PFC強制輸入電流跟蹤輸入電壓，以使任何電負載都看似一個純電阻特性。在所有不同的PFC拓撲中，圖騰柱PFC因為其所用的組件數量很少，具有很少的傳導損耗，并且具有極高的效率，最近受到了更多的關注。由于MOSFET的體二極管反向恢復問題，因此圖騰柱PFC通常不能工作于連續導通模式（CCM），當然，對功率結構的適當變型可以使Totem Pole PFC工作于CCM模式，但是由于增加了器件，效率受到一定影響。然而，隨著氮化鎵（GaN）FET的出現，其無體二極管的結構使得CCM圖騰柱PFC成為可能。特別是圖騰柱PFC特別適用于雙向變換，其被廣泛應用于車載充電器（OBC）。

下圖是常規Totem Pole PFC拓撲圖，Q1/Q2工作于高頻開關，二極管D1/D2工作于工頻周期。

但是在一般情況下，為了能提升效率以及實現雙向變換的功能，將D1/D2更換為Si MOSEFET，在DCM或者TCM控制模式下，Q1和Q2可以是普通的Si MOSFET，但是在CCM模式下，Q1/Q2需要更換為GaN或者SiC。

在AC正半周工作如下（Q1/Q2為高頻開關管，Q3/Q4為工頻開關管，下同）：

在AC負半周工作如下：

工作波形如下：

為了讓Si MOSFET也能工作于CCM模式下，可以對拓撲結構進行適當的變形，如下圖，具有如下優點：

• Q2/Q4為低壓MOSFET（Vds=150V、75V）， Q1/Q3為600V MOSFET，D1/D2為600V SiC二極管，通過這樣的器件組合，MOSFET的體二極管將不參加工作，可以工作在CCM。適合中大功率設計。
• 由于低壓MOSFET（Vds=150V、75V）的Rdson較小，對圖騰柱無橋PFC的效率影響較小。

Totem Pole PFC  CCM控制方式實施

在Totem Pole PFC有幾個難點需要解決：

（1）輸入電流在Vac過零點上具有較大的尖峰，造成過零電流畸變嚴重，此問題是Totem Pole PFC所固有的，而且非常的復雜；

為了解決（1）中過零電流尖峰過大的問題，Q1/Q2可以采用軟起動的方式，如下：

比如在正半周，輸入電壓采樣+1.5V偏置電壓，在1.5V±Vth范圍內所有的功率開關管關閉，當輸入采樣電壓大于1.5V+Vth， Q2開始軟起動，這個時候的占空比逐步放開，不受控制環路的控制（一般10-20Cycle），Q2軟起動結束后的占空比開始由控制環路接手，同步管Q1同時進行軟起動（與主開關管互補關系），Q4工頻管在過零后由DCM切換到CCM處開通，控制Q4的PWM由IO口進行算法軟件改寫，只需要判斷AC電壓極性開通相應的工頻管即可。負半周為同樣的控制原理。

（2）在AC正半周期，Q4導通，若電網電壓突變為一個負值，功率回路將形成短路，如何快速進行保護？

反向電流尖峰是由Vac電壓跌落引起，它總是與Vac周期的極性相反。 也就是說正Vac產生負電流尖峰，負Vac產生正電流尖峰。 為了解決Vac跌落問題，控制器可以配置為負交流電時檢測正的電流尖峰，同時正周期檢測負的電流尖峰。 一旦檢測到這樣的尖峰，控制器就知道Vac產生跌落了，這個時候關閉所有的開關管。

Totem Pole PFC TCM控制方式

Totem Pole PFC為了可以使用Si MOSFET作為高頻開關管，并且實現高效率，提出了一種TCM（Triangular Current Mode）的控制方式，可以將主開關管實現ZVS。比如Huawei 98% 3KW 高效率模塊就是采用的此種控制方式。

比如在正半周（Vn＞0.5Vout），工作原理是電感電流到達0A后，同步管Q2繼續導通，由于輸出電壓高于輸入電壓，這個時候電感電流會反向，達到一定負值后，關斷同步管，此時由于電感電流不能突變，繼續是反方向，只是反方向減小，此時會將主開關管Q1 輸出電容Coss能量抽走繼而實現ZVS，唯一要確定的是反向電流要確保能將主開關管的輸出電容能量全部抽走。此外，做TCM控制方法還有一個難點就是電流采樣及控制(變頻)，華為已申請采開關管電流的專利。

Vn>0.5Vout時，需要有反向電流Ir(電流反向時間Tr)才能實現MOSFET的ZVS；因為電感電流到達0A后，Vds的諧振電壓波谷無法到達0V.

Vn>0.5Vout電感電流波形

Vn≤0.5*Vout時，不需要有專門的反向電流，Vds就可以自然諧振到零，實現MOSFET的ZVS。

Vn≤0.5Vout電感電流波形

控制方案如下：

當然，由于電流波形是三角波形式，此特性注定需要采用多相交錯的方式才能保證有比較好的紋波電流、電流指標等參數。故一般采取兩相交錯180°，可以達到比較高的性價比。

Interleaved Totem Pole PFC

DSP配置

如果是采樣GaN作為主開關管的Totem Pole PFC工作于CCM，則需要將Q1/Q2配置為互補模式輸出，工作模式可以配置為獨立邊沿或者推挽模式，PWM配置比較簡單，難點在于過零電流尖峰的控制算法，CCM時PWM定頻。

如果是TCM控制方式，PWM也是同樣配置在互補或推挽模式，難點在于電流的采樣以及負電流的峰值判斷，同時由于TCM控制是變頻算法，在過零點頻率最高，所以在調制過程中既有占空比變化又有周期變化，都需要去更新。