專利名稱：一種圖騰柱無(wú)橋功率因素校正電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及功率電子，特別是一種圖騰柱無(wú)橋功率因素校正電路。
背景技術(shù)：
HIIftt^lfiil^iaK^lECTotem-pole bridgeless Power Factor Correction) 電路是一種能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)高效率、高功率密度、還能減少共模噪聲的拓?fù)?。如圖1所示，典 型的圖騰柱無(wú)橋PFC電路包括串聯(lián)的兩個(gè)開(kāi)關(guān)器件S1、S2和串聯(lián)的兩個(gè)整流二極管D1、D2， 并按照?qǐng)D1的方式連接。如果按照電流連續(xù)模式(CCM)進(jìn)行工作，則一個(gè)開(kāi)關(guān)器件關(guān)斷后 另一開(kāi)關(guān)器件緊接著導(dǎo)通。由于開(kāi)關(guān)器件Si、S2的反向恢復(fù)時(shí)間比較長(zhǎng)(開(kāi)關(guān)器件的反向 恢復(fù)特性取決于開(kāi)關(guān)器件中寄生的體二極管)，所以當(dāng)一個(gè)開(kāi)關(guān)器件在關(guān)斷之后有較長(zhǎng)時(shí) 間都處于反向恢復(fù)狀態(tài)時(shí)，其所產(chǎn)生的反向恢復(fù)電流將會(huì)對(duì)剛開(kāi)通的另一開(kāi)關(guān)器件造成不 利影響。因此，圖騰柱無(wú)橋PFC電路無(wú)法工作在CCM模式，而只能一直工作在電流非連續(xù)模 式(DCM)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種圖騰柱無(wú)橋PFC電路，解 決開(kāi)關(guān)器件反向恢復(fù)時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題，可實(shí)現(xiàn)圖騰柱無(wú)橋PFC工作在電流連續(xù)模式。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
一種圖騰柱無(wú)橋PFC電路，包括具有第一開(kāi)關(guān)管和第二開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)管串聯(lián)支路以及 具有第一整流二極管和第二整流二極管的整流二極管串聯(lián)支路，所述開(kāi)關(guān)管串聯(lián)支路的中 間節(jié)點(diǎn)通過(guò)電感支路連接交流電源的一端，所述整流二極管串聯(lián)支路的中間節(jié)點(diǎn)連接交流 電源的另一端，所述開(kāi)關(guān)管串聯(lián)支路和所述整流二極管串聯(lián)支路的兩端分別接正、負(fù)母線， 其特征在于，所述PFC電路還包括分別串聯(lián)連接在所述第一開(kāi)關(guān)管與負(fù)母線之間、所述第 二開(kāi)關(guān)管與正母線之間的兩個(gè)串聯(lián)二極管，以及分別并聯(lián)連接在所述第一開(kāi)關(guān)管和所述第 二開(kāi)關(guān)管的公共端與正、負(fù)母線之間的兩個(gè)并聯(lián)二極管，其中，所述串聯(lián)二極管的極性與所 述第一、第二開(kāi)關(guān)管的體二極管的極性相反，與所述第一開(kāi)關(guān)管對(duì)應(yīng)的并聯(lián)二極管的反向 恢復(fù)時(shí)間小于所述第一開(kāi)關(guān)管的反向恢復(fù)時(shí)間，與所述第二開(kāi)關(guān)管對(duì)應(yīng)的并聯(lián)二極管的反 向恢復(fù)時(shí)間小于所述第二開(kāi)關(guān)管的反向恢復(fù)時(shí)間。優(yōu)選地，所述PFC電路具有并聯(lián)連接的多組開(kāi)關(guān)管串聯(lián)支路和電感支路。優(yōu)選地，所述PFC電路具有并聯(lián)連接的多組開(kāi)關(guān)管串聯(lián)支路、整流二極管串聯(lián)支 路和電感支路。優(yōu)選地，所述并聯(lián)二極管為SiC 二極管、快恢復(fù)二極管或GaN 二極管。本發(fā)明有益的技術(shù)效果是
由于串聯(lián)二極管和并聯(lián)二極管的存在，使得第一開(kāi)關(guān)管和第二開(kāi)關(guān)管關(guān)斷后再次開(kāi)通 時(shí)，只有并聯(lián)二極管進(jìn)行反向恢復(fù)，而由于并聯(lián)二極管的反向恢復(fù)特性很好，反向恢復(fù)時(shí)間 小于開(kāi)關(guān)管的反向恢復(fù)時(shí)間，反向恢復(fù)電流較小，不會(huì)對(duì)工作在CCM模式的圖騰柱無(wú)橋PFC電路造成破壞。


圖1為圖騰柱無(wú)橋PFC電路拓?fù)鋱D2為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的圖騰柱無(wú)橋PFC電路拓?fù)鋱D； 圖3為圖騰柱無(wú)橋PFC電路的交錯(cuò)并聯(lián)拓?fù)鋱D； 圖4為本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的圖騰柱無(wú)橋PFC電路拓?fù)鋱D； 圖5為圖騰柱無(wú)橋PFC電路的并聯(lián)拓?fù)鋱D； 圖6為本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的圖騰柱無(wú)橋PFC電路拓?fù)鋱D。
具體實(shí)施例方式以下通過(guò)實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。請(qǐng)參閱圖1，在一個(gè)實(shí)施例中，圖騰柱無(wú)橋PFC電路包括具有第一開(kāi)關(guān)管Sl和第二 開(kāi)關(guān)管S2的開(kāi)關(guān)管串聯(lián)支路以及具有第一整流二極管Dl和第二整流二極管D2的整流二 極管串聯(lián)支路，開(kāi)關(guān)管串聯(lián)支路的中間節(jié)點(diǎn)通過(guò)電感支路Ls連接交流電源的一端，整流二 極管串聯(lián)支路的中間節(jié)點(diǎn)連接交流電源的另一端，開(kāi)關(guān)管串聯(lián)支路和整流二極管串聯(lián)支路 的兩端分別接正、負(fù)母線，正、負(fù)母線在輸出端還并聯(lián)連接有電容Cb和負(fù)載RL。與常規(guī)的圖 騰柱無(wú)橋PFC電路不同，本實(shí)施例的PFC電路還包括分別串聯(lián)連接在第一開(kāi)關(guān)管Sl與負(fù)母 線之間、第二開(kāi)關(guān)管S2與正母線之間的兩個(gè)串聯(lián)二極管D6、D4，以及分別并聯(lián)連接在第一 開(kāi)關(guān)管Sl和第二開(kāi)關(guān)管S2的公共端與正、負(fù)母線之間的兩個(gè)并聯(lián)二極管D5、D3，其中，串 聯(lián)二極管D6、D4的極性與第一、第二開(kāi)關(guān)管的體二極管DS1、DS2的極性相反，與第一開(kāi)關(guān)管 Sl對(duì)應(yīng)的并聯(lián)二極管D5的反向恢復(fù)時(shí)間小于第一開(kāi)關(guān)管Sl的反向恢復(fù)時(shí)間(即小于其體 二極管DSl的反向恢復(fù)時(shí)間)，與第二開(kāi)關(guān)管S2對(duì)應(yīng)的并聯(lián)二極管D3的反向恢復(fù)時(shí)間小于 第二開(kāi)關(guān)管S2的反向恢復(fù)時(shí)間。所述并聯(lián)二極管可以采用反向恢復(fù)特性很好的二極管，如SiC 二極管和快恢復(fù)二 極管，或是無(wú)反向恢復(fù)的二極管，如GaN 二極管。電路工作原理如下
在交流輸入電壓Vac的正半周時(shí)，第二開(kāi)關(guān)管S2 —直關(guān)閉；當(dāng)?shù)谝婚_(kāi)關(guān)管Sl開(kāi)通時(shí)， 電流經(jīng)過(guò)電感Ls、第一開(kāi)關(guān)管Si、串聯(lián)二極管D6、第一整流二極管D1，為電感Ls儲(chǔ)能；當(dāng) 第一開(kāi)關(guān)管Sl關(guān)閉時(shí)，電流經(jīng)過(guò)電感Ls、并聯(lián)二極管D3、電容Cb、負(fù)載RL、第一整流二極管 D1，為負(fù)載提供能量；當(dāng)?shù)谝婚_(kāi)關(guān)管Sl再次開(kāi)通時(shí)，電流再經(jīng)過(guò)電感Ls、第一開(kāi)關(guān)管Si、串 聯(lián)二極管D6、第一整流二極管D1，為電感儲(chǔ)能。因?yàn)榇?lián)二極管D4、第二開(kāi)關(guān)管S2、第二開(kāi) 關(guān)管的體二極管DS2截止，所以當(dāng)?shù)谝婚_(kāi)關(guān)管Sl開(kāi)通時(shí)，只有并聯(lián)二極管D3反向恢復(fù)，而 由于并聯(lián)二極管D3的反向恢復(fù)特性很好，反向恢復(fù)時(shí)間短且反向恢復(fù)電流較小，電流流經(jīng) 并聯(lián)二極管D3為負(fù)載供電結(jié)束時(shí)，可以馬上開(kāi)通第一開(kāi)關(guān)管Si，不會(huì)因?yàn)椴⒙?lián)二極管D3的 反向恢復(fù)而對(duì)工作在CCM模式的圖騰柱無(wú)橋PFC造成破壞。在交流輸入電壓Vac的負(fù)半周時(shí)，第一開(kāi)關(guān)管Sl —直關(guān)閉；當(dāng)?shù)诙_(kāi)關(guān)管S2開(kāi)通 時(shí)，電流經(jīng)過(guò)第二整流二極管D2、串聯(lián)二極管D4、第二開(kāi)關(guān)管S2、電感Ls，為電感Ls儲(chǔ)能； 當(dāng)?shù)诙_(kāi)關(guān)管S2關(guān)閉時(shí)，電流經(jīng)過(guò)第二整流二極管D2、電容Cb、負(fù)載RL、并聯(lián)二極管D5、電感Ls，為負(fù)載提供能量；當(dāng)?shù)诙_(kāi)關(guān)管S2再次開(kāi)通時(shí)，電流再經(jīng)過(guò)第二整流二極管D2、串聯(lián) 二極管D4、第二開(kāi)關(guān)管S2、電感Ls，為電感儲(chǔ)能。因?yàn)榇?lián)二極管D6、第一開(kāi)關(guān)管Si、第一 開(kāi)關(guān)管的體二極管DSl截止，所以當(dāng)?shù)诙_(kāi)關(guān)管S2開(kāi)通時(shí)，只有并聯(lián)二極管D5反向恢復(fù)， 而由于并聯(lián)二極管D5的反向恢復(fù)特性很好，反向恢復(fù)時(shí)間短且反向恢復(fù)電流較小，電流流 經(jīng)并聯(lián)二極管D5為負(fù)載供電結(jié)束時(shí)，可以馬上開(kāi)通第二開(kāi)關(guān)管S2，不會(huì)因?yàn)椴⒙?lián)二極管D5 的反向恢復(fù)而對(duì)工作在CCM模式的圖騰柱無(wú)橋PFC造成破壞。如圖3和圖5所示，為了提高電源模塊的功率密度，往往會(huì)采用交錯(cuò)并聯(lián)或并聯(lián)結(jié) 構(gòu)的圖騰柱無(wú)橋PFC電路。圖4所示為另一個(gè)實(shí)施例，采用交錯(cuò)并聯(lián)結(jié)構(gòu)的圖騰柱無(wú)橋PFC電路，包括并聯(lián)連 接的兩組開(kāi)關(guān)管串聯(lián)支路和電感支路。采用與第一個(gè)實(shí)施例完全類似的結(jié)構(gòu)，針對(duì)圖騰柱 無(wú)橋PFC電路中的兩個(gè)開(kāi)關(guān)管串聯(lián)支路設(shè)置兩組二極管串聯(lián)二極管D12、D32、并聯(lián)二極管 D13、D33，以及串聯(lián)二極管D22、D42、并聯(lián)二極管D23、D43，同樣可以使交錯(cuò)并聯(lián)的圖騰柱無(wú) 橋PFC工作在CCM模式。圖6所示為又一個(gè)實(shí)施例，為并聯(lián)結(jié)構(gòu)的圖騰柱無(wú)橋PFC電路，包括并聯(lián)連接的兩 組開(kāi)關(guān)管串聯(lián)支路、整流二極管串聯(lián)支路和電感支路。采用與第一個(gè)實(shí)施例完全類似的結(jié) 構(gòu)，針對(duì)圖騰柱無(wú)橋PFC電路中的兩個(gè)開(kāi)關(guān)管串聯(lián)支路設(shè)置串聯(lián)二極管D12、D22、D32、D42 和并聯(lián)二極管D13、D23、D33、D43，同樣可以使并聯(lián)的圖騰柱無(wú)橋PFC工作在CCM模式。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定 本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在 不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的 保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種圖騰柱無(wú)橋功率因數(shù)校正電路，包括具有第一開(kāi)關(guān)管、第二開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)管串 聯(lián)支路和具有第一整流二極管、第二整流二極管的整流二極管串聯(lián)支路，所述開(kāi)關(guān)管串聯(lián) 支路的中間節(jié)點(diǎn)通過(guò)電感支路連接交流電源的一端，所述整流二極管串聯(lián)支路的中間節(jié)點(diǎn) 連接交流電源的另一端，所述開(kāi)關(guān)管串聯(lián)支路和所述整流二極管串聯(lián)支路的兩端均分別連 接正、負(fù)母線，其特征在于，所述功率因數(shù)校正電路還包括分別串聯(lián)連接在所述第一開(kāi)關(guān) 管與負(fù)母線之間、所述第二開(kāi)關(guān)管與正母線之間的兩個(gè)串聯(lián)二極管，以及分別并聯(lián)連接在 所述第一開(kāi)關(guān)管和所述第二開(kāi)關(guān)管的公共端與正、負(fù)母線之間的兩個(gè)并聯(lián)二極管，其中，所 述串聯(lián)二極管的極性與所述第一、第二開(kāi)關(guān)管的體二極管的極性相反，與所述第一開(kāi)關(guān)管 對(duì)應(yīng)的并聯(lián)二極管的反向恢復(fù)時(shí)間小于所述第一開(kāi)關(guān)管的反向恢復(fù)時(shí)間，與所述第二開(kāi)關(guān) 管對(duì)應(yīng)的并聯(lián)二極管的反向恢復(fù)時(shí)間小于所述第二開(kāi)關(guān)管的反向恢復(fù)時(shí)間。
2.如權(quán)利要求1所述的圖騰柱無(wú)橋功率因數(shù)校正電路，其特征在于，所述功率因數(shù)校 正電路具有并聯(lián)連接的多組開(kāi)關(guān)管串聯(lián)支路和電感支路。
3.如權(quán)利要求1所述的圖騰柱無(wú)橋功率因數(shù)校正電路，其特征在于，所述功率因數(shù)校 正電路具有并聯(lián)連接的多組開(kāi)關(guān)管串聯(lián)支路、整流二極管串聯(lián)支路和電感支路。
4.如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的圖騰柱無(wú)橋功率因數(shù)校正電路，其特征在于，所述 并聯(lián)二極管為SiC 二極管、快恢復(fù)二極管或GaN 二極管。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種圖騰柱無(wú)橋功率因數(shù)校正電路，包括具有第一、二開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)管串聯(lián)支路和具有第一、二整流二極管的整流二極管串聯(lián)支路，還包括分別串聯(lián)連接在所述第一開(kāi)關(guān)管與負(fù)母線之間、所述第二開(kāi)關(guān)管與正母線之間的兩個(gè)串聯(lián)二極管，以及分別并聯(lián)連接在所述第一開(kāi)關(guān)管和所述第二開(kāi)關(guān)管的公共端與正、負(fù)母線之間的兩個(gè)并聯(lián)二極管，其中，與所述第一開(kāi)關(guān)管對(duì)應(yīng)的并聯(lián)二極管的反向恢復(fù)時(shí)間小于所述第一開(kāi)關(guān)管的反向恢復(fù)時(shí)間，與所述第二開(kāi)關(guān)管對(duì)應(yīng)的并聯(lián)二極管的反向恢復(fù)時(shí)間小于所述第二開(kāi)關(guān)管的反向恢復(fù)時(shí)間。由于并聯(lián)二極管的反向恢復(fù)特性很好，反向恢復(fù)電流較小，不會(huì)對(duì)工作在CCM模式的圖騰柱無(wú)橋PFC電路造成破壞。
文檔編號(hào)H02M1/42GK102130580SQ201110078680
公開(kāi)日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2011年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月30日
發(fā)明者屈云生, 首?？?申請(qǐng)人:艾默生網(wǎng)絡(luò)能源系統(tǒng)北美公司