[發明專利]一種無橋升壓型CUK PFC電路

有效

• 申請號: 201710421430.4
• 申請日: 2017-06-07
• 公開（公告）號: CN107204717B
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發明（設計）人: 林維明;林鋆
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: H02M7/06
• 分類號: H02M7/06;H02M3/07;H02M1/14;H02M1/42
• 代理公司: 35100 福州元創專利商標代理有限公司
• 代理人: 蔡學俊

1.一種無橋升壓型Cuk PFC電路，提供一輸入交流電壓源，其特征在于，所述輸入交流電壓源的一輸出端分別與一第一功率二極管D₁的陽極、一第二功率二極管D₂的陰極以及一第一電感L₁₁的一端相連；所述輸入交流電壓源的一輸出端分別與一第三功率二極管D₃的陽極、一第四功率二極管的陰極以及一第二電感L₁₂的一端相連；所述第一電感L₁₁的另一端分別與一第一功率開關管Q₁的漏極以及一第一中間電容C_n1的一端相連；所述第二電感L₁₂的另一端分別與一第二功率開關管Q₂的漏極以及一第二中間電容C_n2的一端相連；所述第一中間電容C_n1的另一端、所述第二中間電容C_n2的另一端均與一第五功率二極管D₅的陽極相連，并接入第三電感L₂的一端；所述第一功率二極管D₁的陰極與所述第三功率二極管D₃的陰極相連，并與一輸出電容C_o的正極以及負載R_L的一端相連；所述第三電感L₂的另一端與所述輸出電容C_o的負極以及所述負載的另一端相連；所述第二功率二極管D₂的陽極、所述第四功率二極管D₄的陽極、所述第一功率開關管Q₁的源極、所述第二功率開關管Q₂的源極以及所述第五功率二極管D₅的陰極相連，并接直流參考地；所述第一功率開關管Q₁的柵極接入第一驅動信號，所述第二功率開關管Q₂的源極接入第二驅動信號；

其中，所述第一功率開關管Q₁和所述第二功率開關管Q₂根據所述輸入交流電壓源V_in正負半周時間段交替高頻工作；所述第一功率開關管Q₁僅在所述輸入交流電壓源V_in電源正半周期內高頻工作，所述第二功率開關管Q₂僅在所述輸入交流電壓源V_in電源負半周期內高頻工作；

其中，所述第一功率二極管D₁、所述第二功率二極管D₂、所述第三功率二極管D₃、所述第四功率二極管D₄采用慢速整流二極管，所述第五功率二極管D₅采用快恢復二極管；

其中，所述第一中間電容C_n1、所述第二中間電容C_n2采用高頻電容，所述輸出電容C_o采用電解電容；

其中，還包括一種無橋升壓型Cuk PFC電路的工作方法具體包括如下步驟：

步驟S1：輸入交流電壓為正半周期，在功率MOS開關管Q1導通時，輸入的輸入交流電壓源Vin通過功率MOS開關管Q1和功率二極管D4對電感L11進行充電，輸入的輸入交流電壓源Vin和中間電容Cn1通過功率二極管D1、功率二極管D4和功率MOS開關管Q1對電感L2和輸出電容Co充電并給負載RL供電，同時中間電容Cn2和電感L12構成等效濾波器，在電源正半周期不處理能量；

此時功率二極管D2、D3和快恢復二極管D5承受反壓截止；

步驟S2：輸入交流電壓為正半周期，在功率MOS開關管Q1截止時，輸入的輸入交流電壓源Vin和電感L11通過功率二極管D4和快恢復二極管D5對中間電容Cn1充電，輸入的輸入交流電壓源Vin通過功率二極管D1、D4、D5對電感L2和輸出電容Co充電并給負載供電，同時中間電容Cn2和電感L12構成等效濾波器，在電源正半周期不處理能量；

此時，功率二極管D2、D3承受反壓截止；

步驟S3：輸入交流電壓為正半周期，快恢復二極管D5工作在斷續模式，功率二極管D1、D2、D3、D4承受反壓截止，輸入的輸入交流電壓源Vin、電感L11和中間電容Cn2對中間電容Cn1和電感L12充電，輸出電容Co對負載供電，由于電感L11、L12、中間電容Cn1、Cn2構成了諧振回路，所以存在中間電容Cn1和電感L12反向對輸入交流電壓源Vin、電感L11和中間電容Cn2充電的情況；

在交流電源正半周期內，下一個開關周期重復步驟S1到步驟S3的工作過程；

步驟S4：輸入交流電壓為負半周期，在功率MOS開關管Q2導通時，輸入的輸入交流電壓源Vin通過功率MOS開關管Q2和功率二極管D2對電感L12進行充電，輸入的輸入交流電壓源Vin和中間電容Cn2通過功率二極管D2、功率二極管D3和功率MOS開關管Q2對電感L2和輸出電容Co充電并給負載RL供電，同時中間電容Cn1和電感L11構成等效濾波器，在電源負半周期不處理能量；

此時功率二極管D1、D4和快恢復二極管D5承受反壓截止；

步驟S5：輸入交流電壓為負半周期，在功率MOS開關管Q2截止時，輸入的輸入交流電壓源Vin和電感L12通過功率二極管D2和快恢復二極管D5對中間電容Cn2充電，輸入的輸入交流電壓源Vin通過功率二極管D2、D3和快恢復二極管D5對電感L2和輸出電容Co充電并給負載供電，同時中間電容Cn1和電感L11構成等效濾波器，在電源負半周期不處理能量；

此時，功率二極管D1、D4承受反壓截止；

步驟S6：輸入交流電壓為負半周期，快恢復二極管D5工作在斷續模式，功率二極管D1、D2、D3、D4承受反壓截止，輸入的輸入交流電壓源Vin、電感L12和中間電容Cn1對中間電容Cn2和電感L11充電，輸出電容Co對負載RL供電，由于電感L11、L12、中間電容Cn1、Cn2構成了諧振回路，所以存在中間電容Cn2和電感L11反向對輸入交流電壓源Vin、電感L12和中間電容Cn1充電的情況；步驟S7：在交流電源負半周期內，下一個開關周期重復步驟S4至步驟S6的工作過程。