[發明專利]多態圖騰PFC電路

有效

• 申請號: 201511026504.1
• 申請日: 2015-12-30
• 公開（公告）號: CN106936306B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 武志賢
• 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: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;熊永強

本發明提供一種多態圖騰PFC電路，包括輸入電源、整流電感和多態開關；所述整流電感的一端與輸入電源連接，所述整流電感的另一端與多態開關連接；所述多態開關包括耦合電感及相互并聯的至少第一開關橋臂和第二開關橋臂；所述耦合電感包括相互耦合的至少第一繞組和第二繞組，所述整流電感的另一端與所述第一繞組和第二繞組的一端連接；所述第一繞組的另一端與所述第一開關橋臂連接，所述第二繞組的另一端與所述第二開關橋臂連接；所述多態圖騰PFC電路還包括磁平衡控制電路，所述磁平衡控制電路用于對所述耦合電感進行磁平衡控制。所述多態圖騰PFC電路可以實現耦合電感的磁平衡控制，具有較高的效率。

技術領域

本發明涉及功率變換技術領域，尤其涉及一種多態圖騰PFC電路。

背景技術

在功率變換技術領域，高效率和高功率密度一直是功率變換器追求的發展方向。為了提高功率模塊的效率和功率密度，通常采用的方法是采用高頻率的開關管來減小電容電感等無源器件的體積，采用高頻率的開關管雖然減小了無源器件的體積和損耗，但增加了開關管的開關損耗，效率提高的效果不明顯。最好的方法是在保持低開關頻率的情況下使電感電容的頻率增加，這樣既可以減小開關損耗又可以減小電感電容的體積。多態開關技術的提出能夠同時滿足上述的條件，通過耦合電感實現交錯并聯的效果，保持低開關頻率的情況下使電感電容無源器件的頻率成倍增加，同時能降低開關的損耗和無源器件的體積，有效提高功率變換器的效率和功率密度。

目前，在功率變換器的應用中，圖騰功率因數校正(Power Factor Correction，PFC)電路是效率較高的單相PFC拓撲之一。因此，可以將多態開關技術與圖騰PFC電路結合以進一步提升功率變換器的效率和功率密度。多態圖騰PFC電路完全對稱的情況下，由于耦合電感原副邊繞組匝數相同，所以理論上具有自然均流的特性，但由于死區時間不同、開關速度不同、串聯等效阻抗不同、反饋環路引入的噪聲等因素的存在會在耦合電感繞組的電流中產生直流偏置。直流偏置會增加繞組和磁芯的損耗，使耦合電感發熱嚴重，導致效率降低。當偏置超出磁芯允許的磁滯變化范圍時耦合電感就會磁飽和，磁飽和會引起耦合電感的損壞、所連接的功率開關管的損壞等問題。

在多態開關耦合電感的磁平衡控制中，常用的做法是通過增加磁芯的氣隙，增大耦合電感的體積來避免飽和，無法滿足提高功率密度的目的。因此，多態圖騰PFC電路中的耦合電感的磁平衡控制是應用多態開關需要解決的一個問題。

發明內容

本發明提供一種多態圖騰PFC電路，以減小直流偏置，提高多態圖騰PFC電路中耦合電感的磁平衡，盡量避免磁芯飽和，進而提升多態圖騰PFC電路的效率和功率密度。

本發明第一方面提供一種多態圖騰PFC電路，包括輸入電源、整流電感、多態開關、第一整流二極管和第二整流二極管；所述整流電感的一端與所述輸入電源的一端連接，所述整流電感的另一端與所述多態開關連接；所述多態開關包括耦合電感及相互并聯的至少第一開關橋臂和第二開關橋臂；所述耦合電感包括相互耦合的至少第一繞組和第二繞組，其中，所述整流電感的另一端與所述第一繞組和第二繞組的一端連接；所述第一開關橋臂包括相互串聯的上開關管和下開關管，其中，所述第一開關橋臂的上開關管和下開關管之間存在第一節點；所述第二開關橋臂包括相互串聯的上開關管和下開關管，其中，所述第二開關橋臂的上開關管和下開關管之間的存在第二節點；所述第一繞組的另一端與所述第一節點連接，所述第二繞組的另一端與所述第二節點連接；所述第一整流二極管的正極與所述輸入電源的另一端連接，所述第一整流二極管的負極與所述第一開關橋臂和第二開關橋臂的一端連接；所述第二整流二極管的正極與所述第一開關橋臂和第二開關橋臂的另一端連接，所述第二整流二極管的負極與所述輸入電源的另一端連接；所述多態圖騰PFC電路還包括磁平衡控制電路，所述磁平衡控制電路包括依次連接的反饋控制模塊、發波模塊及磁平衡控制模塊；