無橋pfc電路的制作方法
【專利摘要】無橋PFC電路，涉及PFC轉(zhuǎn)換器【技術(shù)領(lǐng)域】，包括控制單元、輸入電壓采樣電路、第一橋臂、第二橋臂、電感L1和電感L2，還包括用于采樣流經(jīng)開關(guān)Q1的電流的第一電流采樣電路和用于采樣流經(jīng)開關(guān)Q2的電流的第二電流采樣電路，輸入電壓采樣電路跨接在所述交流電源的兩端以采樣所述無橋PFC電路的實時輸入電壓，在交流電源輸入的某一個半周，開關(guān)Q1和Q2中的一個保持閉合，控制單元根據(jù)所述無橋PFC電路的實時輸入電壓值和實時輸入電流值產(chǎn)生驅(qū)動信號另一個開關(guān)的通斷，以控制所述無橋PFC電路輸入電流的波形跟隨輸入電壓的波形。利用兩個橋臂的協(xié)調(diào)，簡化了對輸入電流的控制。
【專利說明】無橋PFC電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明創(chuàng)造涉及PFC轉(zhuǎn)換器【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種無橋PFC電路。

【背景技術(shù)】
[0002] 電力電子裝置的大量頻繁使用給電網(wǎng)造成了很嚴重的諧波污染，因此必須引入 PFC (功率因數(shù)校正）電路來降低電網(wǎng)中的諧波污染。
[0003] 為提高轉(zhuǎn)換效率，無橋PFC電路被設(shè)計出來并逐漸成為研究的熱點。相對于傳統(tǒng) 的PFC電路，無橋PFC電路略掉了前端的整流橋，減少了一個二極管的通態(tài)損耗，提高了轉(zhuǎn) 換效率。圖1為一種無橋PFC電路的電路原理圖，其設(shè)有兩個橋臂，通過控制兩個橋臂的電 流，使無橋PFC電路的輸入電流的波形跟隨輸入電壓的波形，達到功率因數(shù)校正的目的?，F(xiàn) 有的無橋PFC電路存在的問題是，對輸入電流的控制比較復(fù)雜。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明創(chuàng)造提供一種PFC電路，其能簡化對輸入 電流的控制。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明創(chuàng)造提供以下技術(shù)方案。
[0006] 無橋PFC電路，包括控制單元、輸入電壓采樣電路、第一橋臂、第二橋臂、電感Ll和 電感L2,第一橋臂包括相串聯(lián)的二極管Dl和開關(guān)Q1，第二橋臂包括相串聯(lián)的二極管D2和 開關(guān)Q2,第一橋臂和第二橋臂并聯(lián)后連接在所述無橋PFC電路的正極輸出端VDC+和負極輸 出端VDC-之間，電感Ll 一端連接二極管Dl和開關(guān)Ql的接點，另一端接交流電源的一端， 電感L2連接二極管D2和開關(guān)Q2的接點，另一端接所述交流電源的另一端，輸入電壓采樣 電路跨接在所述交流電源的兩端以采樣所述無橋PFC電路的實時輸入電壓，所述無橋PFC 電路還包括用于采樣流經(jīng)開關(guān)Ql的電流的第一電流采樣電路和用于采樣流經(jīng)開關(guān)Q2的電 流的第二電流采樣電路， 在所述交流電源的輸入的正半周，控制單元控制開關(guān)Q2保持閉合，所述交流電源一路 輸入電流流經(jīng)電感L1、二極管D1、負載、開關(guān)Q2和電感L2形成一個回路，控制單元產(chǎn)生驅(qū) 動?目號控制開關(guān)Ql的通斷，開關(guān)Ql導通時，有另一路輸入電流流經(jīng)電感Ll、開關(guān)Ql、開關(guān) Q2和電感L2形成第二個回路，以控制所述無橋PFC電路輸入電流的波形跟隨輸入電壓的波 形，第二電流采樣電路采樣所述無橋PFC電路的實時輸入電流，控制單元根據(jù)輸入電壓采 樣電路采樣到的所述無橋PFC電路的實時輸入電壓值和第二電流采樣電路采樣到的實時 輸入電流值產(chǎn)生上述驅(qū)動信號； 在所述交流電源的輸入的負半周，控制單元控制開關(guān)Ql保持閉合，所述交流電源一路 輸入電流流經(jīng)電感L2、二極管D2、負載、開關(guān)Ql和電感Ll形成一個回路，控制單元產(chǎn)生驅(qū) 動?目號控制開關(guān)Q2的通斷，開關(guān)Q2導通時，有另一路輸入電流流經(jīng)電感L2、開關(guān)Q2、開關(guān) Ql和電感Ll形成第二個回路，以控制所述無橋PFC電路輸入電流的波形跟隨輸入電壓的波 形，第一電流采樣電路采樣所述無橋PFC電路的實時輸入電流，控制單元根據(jù)輸入電壓采 樣電路采樣到的所述無橋PFC電路的實時輸入電壓值和第一電流采樣電路采樣到的實時 輸入電流值產(chǎn)生上述驅(qū)動信號。
[0007] 其中，控制單元對所述無橋PFC電路的實時輸入電壓值和實時輸入電流值進行 PID運算，以該PID運算的結(jié)果為占空比產(chǎn)生相應(yīng)的所述驅(qū)動信號。
[0008] 其中，還包括電容C4,電容C4跨接在所述無橋PFC電路的正極輸出端VDC+和負極 輸出端VDC-之間。
[0009] 其中，每個電流采樣電路包括七個電阻、三個電容和一個運放，第一個電阻為采樣 電阻，其與相應(yīng)的開關(guān)串聯(lián)，第二個電阻一端連接采樣電阻的一端，另一端連接運放的反相 輸入端，第三個電阻一端連接采樣電阻的另一端，另一端連接運放的同相輸入端，第四個電 阻和第五個電阻串聯(lián)后連接在VCC電源和模擬地AGND之間，第一個電容與第五個電阻并 聯(lián)，第四個電阻和第五個電阻的接點與運放的同相輸入端連接，第六個電阻和第二個電容 并聯(lián)后連接在運放的反相輸入端和輸出端之間，第七個電阻第一端連接運放的輸出端，第 二端作為該電流采樣電路的輸出端連接控制單元，第三個電容一端連接第七個電阻與控制 單元的接點，另一端接模擬地AGND。
[0010] 本發(fā)明創(chuàng)造的有益效果是，在交流電源輸入的不同時期，兩個橋臂的開關(guān)Ql和Q2 交替保持閉合，在一個橋臂的開關(guān)保持閉合時，通過控制另一個橋臂的開關(guān)的通斷，以控制 本無橋PFC電路的輸入電流，從而達到讓本無橋PFC電路的輸入電流的波形跟隨輸入電壓 的波形的目的。利用本無橋PFC電路的兩個橋臂的協(xié)調(diào)，簡化了對輸入電流的控制。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1為一種無橋PFC電路的電路原理圖。
[0012] 圖2為本發(fā)明創(chuàng)造的無橋PFC電路的電路原理圖。
[0013] 圖3為本發(fā)明創(chuàng)造的無橋PFC電路的電流采樣電路的電路原理圖。
[0014] 附圖標記包括：控制單元1、第一電流采樣電路21、第二電流采樣電路22、輸入電 壓采樣電路3、第一橋臂4、第二橋臂5。

【具體實施方式】
[0015] 以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明創(chuàng)造進行詳細說明。
[0016] 如圖2所示，本實施例的無橋PFC電路包括控制單元1、輸入電壓采樣電路3、第一 橋臂4、第二橋臂5、電感Ll和電感L2,第一橋臂4和第二橋臂5并聯(lián)后連接在本無橋PFC 電路的正極輸出端VDC+和負極輸出端VDC-之間。輸入電壓采樣電路3采樣本無橋PFC電 路的實時輸入電壓。
[0017] 交流電源AC的輸入處于正半周時，控制單元1控制開關(guān)Q2保持閉合，電流從交流 電源AC流經(jīng)電感Ll、二極管Dl到正極輸出端VDC+，然后流經(jīng)負載后到負極輸出端VDC-，然 后從負極輸出端VDC-流經(jīng)第二電流采樣電路22、開關(guān)Q2和電感L2后到達交流電源AC形 成回路。此時第二電流采樣電路22采樣的電流即為本無橋PFC電路的實時輸入電流，控制 單元1對本無橋PFC電路的實時輸入電壓值和實時輸入電流值進行PID運算，以該PID運 算的結(jié)果為占空比產(chǎn)生驅(qū)動信號控制開關(guān)Ql的通斷。在交流電源AC的輸入處于正半周的 時間內(nèi)，如果開關(guān)Ql受控閉合，電流從電感Ll流至電感Ll與第一橋臂4的接點時，除了流 向二極管Dl的一路電流外，還有一路電流流向開關(guān)Q1，并在流經(jīng)第一電流采樣電路21、第 二電流采樣電路22、開關(guān)Q2和電感L2后到達交流電源AC形成回路，如此，便通過閉合開 關(guān)Ql來控制本無橋PFC電路的處于交流電源AC的該正半周時間內(nèi)的輸入電流，從而控制 所述無橋PFC電路輸入電流的波形跟隨輸入電壓的波形。
[0018] 交流電源AC的輸入處于負半周時，控制單元1控制開關(guān)Ql保持閉合，電流從交流 電源AC流經(jīng)電感L2、二極管D2到正極輸出端VDC+，然后流經(jīng)負載后到負極輸出端VDC-，然 后從負極輸出端VDC-流經(jīng)第一電流采樣電路21、開關(guān)Ql和電感Ll后到達交流電源AC形 成回路。此時第一電流采樣電路21采樣的電流即為本無橋PFC電路的實時輸入電流，控制 單元1對本無橋PFC電路的實時輸入電壓值和實時輸入電流值進行PID運算，以該PID運 算的結(jié)果為占空比產(chǎn)生驅(qū)動信號控制開關(guān)Ql的通斷。在交流電源AC的輸入處于負半周的 時間內(nèi)，如果開關(guān)Q2受控閉合，電流從電感L2流至電感L2與第二橋臂5的接點時，除了流 向二極管D2的一路電流外，還有一路電流流向開關(guān)Q2,并在流經(jīng)第二電流采樣電路22、第 一電流采樣電路21、開關(guān)Ql和電感Ll后到達交流電源AC形成回路，如此，便通過閉合開 關(guān)Q2來控制本無橋PFC電路的處于交流電源AC的該負半周時間內(nèi)的輸入電流，從而控制 所述無橋PFC電路輸入電流的波形跟隨輸入電壓的波形。
[0019] 如圖2所示，在正極輸出端VDC+和負極輸出端VDC-之間還跨接有電容C4,其起到 輸出穩(wěn)壓的作用。
[0020] 第一電流采樣電路21和第二電流采樣電路22結(jié)構(gòu)相同。如圖3所示為電流采樣 電路的電路原理，電阻Rsl為采樣電阻，其a端連接負極輸出端VDC-，第一電流采樣電路21 的采樣電阻的b端連接開關(guān)Ql，第二電流采樣電路22的采樣電阻的b端連接開關(guān)Q2,電流 采樣電路的c端則連接控制單元1。電流采樣電路的工作原理如下，運放Ul的輸出電壓為：

【權(quán)利要求】
1. 無橋PFC電路，包括控制單元、輸入電壓采樣電路、第一橋臂、第二橋臂、電感L1和電 感L2,第一橋臂包括相串聯(lián)的二極管D1和開關(guān)Q1，第二橋臂包括相串聯(lián)的二極管D2和開 關(guān)Q2,第一橋臂和第二橋臂并聯(lián)后連接在所述無橋PFC電路的正極輸出端VDC+和負極輸出 端VDC-之間，電感L1 一端連接二極管D1和開關(guān)Q1的接點，另一端接交流電源的一端，電 感L2連接二極管D2和開關(guān)Q2的接點，另一端接所述交流電源的另一端，輸入電壓采樣電 路跨接在所述交流電源的兩端以采樣所述無橋PFC電路的實時輸入電壓，所述無橋PFC電 路還包括用于采樣流經(jīng)開關(guān)Q1的電流的第一電流采樣電路和用于采樣流經(jīng)開關(guān)Q2的電流 的第二電流采樣電路，其特征是： 在所述交流電源的輸入的正半周，控制單元控制開關(guān)Q2保持閉合，所述交流電源一路 輸入電流流經(jīng)電感L1、二極管D1、負載、開關(guān)Q2和電感L2形成一個回路，控制單元產(chǎn)生驅(qū) 動f目號控制開關(guān)Q1的通斷，開關(guān)Q1導通時，有另一路輸入電流流經(jīng)電感L1、開關(guān)Q1、開關(guān) Q2和電感L2形成第二個回路，以控制所述無橋PFC電路輸入電流的波形跟隨輸入電壓的波 形，第二電流采樣電路采樣所述無橋PFC電路的實時輸入電流，控制單元根據(jù)輸入電壓采 樣電路采樣到的所述無橋PFC電路的實時輸入電壓值和第二電流采樣電路采樣到的實時 輸入電流值產(chǎn)生上述驅(qū)動信號； 在所述交流電源的輸入的負半周，控制單元控制開關(guān)Q1保持閉合，所述交流電源一路 輸入電流流經(jīng)電感L2、二極管D2、負載、開關(guān)Q1和電感L1形成一個回路，控制單元產(chǎn)生驅(qū) 動f目號控制開關(guān)Q2的通斷，開關(guān)Q2導通時，有另一路輸入電流流經(jīng)電感L2、開關(guān)Q2、開關(guān) Q1和電感L1形成第二個回路，以控制所述無橋PFC電路輸入電流的波形跟隨輸入電壓的波 形，第一電流采樣電路采樣所述無橋PFC電路的實時輸入電流，控制單元根據(jù)輸入電壓采 樣電路采樣到的所述無橋PFC電路的實時輸入電壓值和第一電流采樣電路采樣到的實時 輸入電流值產(chǎn)生上述驅(qū)動信號。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無橋PFC電路，其特征是，控制單元對所述無橋PFC電路的實 時輸入電壓值和實時輸入電流值進行PID運算，以該PID運算的結(jié)果為占空比產(chǎn)生相應(yīng)的 所述驅(qū)動信號。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無橋PFC電路，其特征是，還包括電容C4,電容C4跨接在所 述無橋PFC電路的正極輸出端VDC+和負極輸出端VDC-之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無橋PFC電路，其特征是，每個電流采樣電路包括七個電阻、 三個電容和一個運放，第一個電阻為采樣電阻，其與相應(yīng)的開關(guān)串聯(lián)，第二個電阻一端連接 采樣電阻的一端，另一端連接運放的反相輸入端，第三個電阻一端連接采樣電阻的另一端， 另一端連接運放的同相輸入端，第四個電阻和第五個電阻串聯(lián)后連接在VCC電源和模擬地 AGND之間，第一個電容與第五個電阻并聯(lián)，第四個電阻和第五個電阻的接點與運放的同相 輸入端連接，第六個電阻和第二個電容并聯(lián)后連接在運放的反相輸入端和輸出端之間，第 七個電阻第一端連接運放的輸出端，第二端作為該電流采樣電路的輸出端連接控制單元， 第三個電容一端連接第七個電阻與控制單元的接點，另一端接模擬地AGND。
【文檔編號】H02M1/42GK104393750SQ201410680980
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月25日
【發(fā)明者】劉合疆 申請人:廣東易事特電源股份有限公司