[發明專利]一種圖騰柱無橋功率因數校正電路控制方法及裝置

有效

• 申請號: 201610144079.4
• 申請日: 2016-03-14
• 公開（公告）號: CN107196499B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 孫浩;何維;盧至鋒;江洪波
• 申請（專利權）人: 中興通訊股份有限公司
• 主分類號: H02M1/42
• 分類號: H02M1/42;H02M1/38
• 代理公司: 深圳鼎合誠知識產權代理有限公司 44281
• 代理人: 江婷;李發兵

本發明公開了一種圖騰柱無橋功率因數校正電路控制方法及裝置,通過獲取圖騰柱無橋功率因數校正電路的工作模式；獲取所述工作模式下圖騰柱無橋功率因數校正電路中主管對應的第一占空比以及續流管對應的第二占空比；根據第一占空比與第二占空比控制主管與續流管的工作狀態，在電感電流過零前，關閉續流管，防止電感電流下降過程中輸入橋臂整流管存在的反向損耗和電感電流反向問題的產生，相對于采用硬件過零檢測電路，本發明提供的圖騰柱無橋功率因數校正電路控制方法及裝置，無需增加任何硬件電路，因此成本低，且簡單，空間利用率高，提高了電路的整體效率。

技術領域

本發明涉及開關電源電力電子領域，尤其涉及一種圖騰柱無橋功率因數校正電路控制方法及裝置。

背景技術

隨著工業發展，綠色節能呼聲日漸升高，電力電子領域也在積極地開發更多效率高的節能產品；電力電子應用于工業設備的基礎性組件，比如電源，變頻器產品，對主設備的能耗至關重要，其轉換效率，直接影響了主設備的能耗等級。PFC(Power FactorCorrection，功率因數校正技術)作為電源的輸入級，是電網與電源輸出連接的橋梁，其品質不僅影響電源的電能輸出質量，同時對電網電能質量也至關重要，其轉換效率，直接影響了電源整機的效率。因此功率因數校正成為各大廠商、高校的研究熱點，各種拓撲被相繼提出，并被不斷完善。

圖騰柱無橋PFC，因其無整流橋，相比有橋PFC，每一種工作模態下回路中均少一只二極管，其轉換效率具有明顯的優勢；上下管工作模式隨輸入極性切換，相比普通無橋PFC，少一路功率器件，使得電感利用率提高，成本下降，功率密度增加。

圖騰柱無橋PFC拓撲主要有兩種形式，如圖1、圖2所示，圖1中前輸入橋臂采用的是普通整流管，圖2中前輸入橋臂采用的是低頻開關管。

圖騰柱無橋PFC具有三種工作模式，分別為DCM(Discontinuous ConductionMode，非連續導通模式)，CRM(Critical-Conduction Mode，臨界導通模式)，CCM(Continuous Conduction Mode，連續導通模式)。DCM，CRM，CCM模式下的圖騰柱無橋PFC，如果主管工作于開關狀態，續流管工作于常閉模式，這將對效率不利。

DCM模式下，如主輔管工作于互補模式，對于圖1，前橋臂低頻二極管將工作于開關頻率狀態，產生嚴重的干擾和損耗；對于圖2，引起電感電流倒灌；

CRM模式下，對于圖1，主輔管工作于互補模式，電感電流過零前，需提前關閉高頻續流管，進一步降低輸入橋臂低頻管的反向損耗和干擾；

CCM模式下，主輔管工作于互補模式，當輸入高壓輕載時，將進入DCM模式，對于圖1，前橋臂低頻二極管將工作于開關頻率狀態，產生嚴重的干擾和損耗；對于圖2，引起電感電流倒灌。

對于圖1、圖2所示的圖騰柱無橋PFC電路產生的兩個問題詳細描述如下：

圖1主續流管工作在互補導通時，當電感電流下降零后，由于續流管仍處于導通狀態，故PFC電壓經電感，反向加載在輸入橋臂的整流管上，使其反向截止，并產生一定的反向恢復電流，輸入橋臂整流管則工作在高頻反復開通截止狀態，這將產生很大損耗和干擾。

圖2主續流管工作在互補導通時，當電感電流下降零后，將導致電感電流負向，產生較大反向電流，PFC級能量反灌，這不利于效率的提高。

現有技術中，對于解決上述問題的方法主要有兩種：

一是在高頻管高低邊各串接一個帶寬較大的互感器，再增加額外的過零檢測電路，當電感電流下降到零時，及時將續流管關斷，如專利“圖騰柱無橋電路系統及電流采樣裝置”所示。該方法增加了額外復雜電路，成本提高，也影響電源功率密度和模塊化。