[發明專利]無橋功率因數校正電路及其控制方法

有效

• 申請號: 201210028511.5
• 申請日: 2012-02-09
• 公開（公告）號: CN102545582A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 陳文彬;代勝勇;黃伯寧
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司
• 主分類號: H02M1/42
• 分類號: H02M1/42
• 代理公司: 北京龍雙利達知識產權代理有限公司 11329
• 代理人: 王君;肖鸝

技術領域

本發明實施例涉及電子電路領域，并且更具體地，涉及采用三角形電流模式(Triangular?Current?Mode，TCM)的無橋功率因素矯正(Power?Factor?Correction，PFC)電路及其控制方法。

背景技術

傳統的有橋PFC電路中導通器件多，通態損耗大，不適于中大功率場合的應用。而無橋PFC電路可以減少通態損耗并且提高效率，隨著市場對高效率、高功率密度需求的增加，無橋PFC電路取代傳統的有橋PFC電路已經成為了一種趨勢。圖1示出了無橋PFC電路的拓撲，其為兩路交錯的無橋PFC電路。

現有的無橋PFC電路通常采用臨界模式(Critical?Mode，CRM)控制方法。即當電感電流接近零時關斷開關元件(例如金屬氧化物半導體場效應管(Metal-Oxide-Semiconductor?Field-Effect?Transistor，MOSFET))，電流繼續流經開關元件的體二極管，依靠開關元件的體二極管的反向恢復電流實現零電壓開關(Zero?Voltage?Switch，ZVS)。

在圖1所示的兩路交錯的無橋PFC電路中，2個橋臂錯相180度工作。同理，如果無橋PFC電路中有3個橋臂，則3個橋臂錯相120度工作。這里簡單介紹單個橋臂(即電感L1連接的橋臂)的工作原理：在交流輸入的正半周，MOSFET?Q2充當主管，在MOSFET?Q2的導通時間Ton內，電流回路經過電感L1、MOSFET?Q2以及二極管D2，此時電感L1進行儲能；在MOSFET?Q2的關斷時間Toff內，電流回路經過電感L1、MOSFET?Q1、電容C以及二極管D2，此時電感L1輸出能量。同理，在交流輸入的負半周，MOSFET?Q1充當主管，在MOSFET?Q1的導通時間Ton內，電流回路經過二極管D1、MOSFET?Q1及電感L1，此時電感L1進行儲能；在MOSFET?Q1的關斷時間Toff內，電流回路經過二極管D1、電容C、MOSFET?Q2及電感L1，此時電感L1輸出能量。

下面仍以電感L1連接的橋臂為例，說明CRM控制方式的原理。為了簡單起見，這里只介紹交流輸入的正半周的工作原理。

在交流輸入的正半周，MOSFET?Q2充當主管，在MOSFET?Q2的導通時間Ton內，電流回路經過電感L1、MOSFET?Q2及二極管D2，而在MOSFET?Q2的關斷時間Toff內，電流回路經過電感L1、MOSFET?Q1、電容C及二極管D2。此時，MOSFET?Q1充當同步整流管，在這段時間內MOSFET?Q1會有驅動，從而MOSFET?Q1被導通，流經電感L1的電流會線性下降。當檢測到電感L1的電流下降到接近0安培(A)的時候，關斷MOSFET?Q1，使得電流繼續流過MOSFET?Q1的體二極管，由于MOSFET?Q1的體二極管的反向恢復特性，會存在一定的反向恢復電流，利用這個反向恢復電流去拉通MOSFET?Q2的體二極管，從而實現MOSFET?Q2的零電壓導通。圖2分別示出了電感L1的電流波形(三角形波)以及MOSFET?Q1的驅動電壓波形(方波)。交流輸入負半周的原理和交流輸入正半周的原理類似。

但是，流過開關元件(例如MOSFET)的體二極管的反向恢復電流是不可控的，并且該反向恢復電流會隨著輸入電壓和負載而變化，同時又會影響開關元件的軟開關狀態。另外，在高壓輸入的情況下，電感不能得到負電流，因此也無法實現開關元件(即MOS管)的零電壓導通。

發明內容

本發明實施例提供一種無橋PFC電路，它能夠解決現有的無橋PFC電路引入不可控的反向恢復電流進而影響開關元件的軟開關狀態的問題。

一方面，提供了一種無橋PFC電路，其特征在于，包括交流電源模塊、功率模塊和控制模塊，其中該交流電源模塊與該功率模塊連接以便為該功率模塊提供電能，該功率模塊包括一路或多路交錯PFC電路，其中每路交錯PFC電路包括一個電感、一對第一開關元件和至少一個電容，該電感的第一端與該交流電源模塊連接，該電感的第二端分別通過該一對第一開關元件連接到每個該電容的兩端，該控制模塊采樣該功率模塊中的每個該第一開關元件的電流，并關斷其中流經負電流的第一開關元件。