專利名稱：用于臨界導(dǎo)通模式的無橋功率因數(shù)校正電路及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明揭露一種用于臨界導(dǎo)通模式(Critical Conduction Mode)的無橋功 率因數(shù)校正電路(Bridgeless PFC)及其控制方法，可用以解決無橋PFC的臨界 導(dǎo)通模式的控制問題。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的升壓型功率因數(shù)校正電路(Boost PFC)電路中整流橋損耗成為整 個開關(guān)電源的主要損耗之一。隨著對轉(zhuǎn)換效率的要求提高，由傳統(tǒng)Boost PFC 拓樸衍生而來的無橋Boost拓樸逐漸成為研究的焦點(diǎn)。它省略掉了 Boost PFC 前端的整流橋，減少了一個二極管的通態(tài)損耗，提高了效率。而雙重升壓型 功率因數(shù)校正電路(Dual Boost PFC, DBPFC)是一種適用于中、大功率的無 橋PFC拓樸(參見圖1)。在圖1中，該無橋PFC接收輸入電壓Vin,產(chǎn)生一 輸出電壓Vo，且包括二極管D1-D4，開關(guān)Sl-S2，電感L1-L2與輸出電容 Co。
在中、小功率應(yīng)用中，工作于臨界連續(xù)電流模式下的傳統(tǒng)BoostPFC拓 樸，因其結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性好，開關(guān)應(yīng)力小，得到了廣泛的應(yīng)用。在臨界導(dǎo) 通模式中，電感電流必須在下一個周期開始之前下降到零。因?yàn)榻饘傺趸?半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)在電感電流達(dá)到零之前無法導(dǎo)通，而且沒有 升壓整流二極管的反向恢復(fù)損耗，這一模式下的工作效率較高。其次，因?yàn)?周期之間沒有死區(qū)時間(deadtime),交流線路電流是連續(xù)的，流過線圏的是 一個三角波電流。PFC將調(diào)整這些三角波的幅度以使得線圈電流平均為(整 流后的)正弦波(參見圖2，其中的三角波區(qū)域的意義及波形與橫座標(biāo)等的名 稱均如該圖所示，在此不再贅述)。
在傳統(tǒng)的Boost PFC中，通常運(yùn)用檢測Boost電感輔助繞組電壓的方法 來判斷電感電流歸零的時間，從而實(shí)現(xiàn)臨界連續(xù)電流模式控制。電感輔助繞組的極性與電感相反，MOSFET導(dǎo)通時，輔助繞組電壓為負(fù)值，且與整流 后的交流電壓幅值成比例；MOSFET關(guān)斷時，輔助繞組的電壓感應(yīng)為正值， 與輸出電壓和整流后交流電壓的差值成比例，當(dāng)電感電流歸零時，MOSFET 輸出端的雜散電容和升壓電感諧振，輔助繞組的電壓諧振下降，當(dāng)其低于IC 所設(shè)定的閾值電壓(threshold voltage)時，即送出導(dǎo)通MOSFET的信號，這樣 就可以實(shí)現(xiàn)臨界導(dǎo)通模式的控制。這種方法已經(jīng)為許多IC采用，例如L6561 、 FAN7528、 NCP1606、 UCC38050等(參見圖3)。圖3是已知的Boost PFC電 路中通過檢測Boost電感輔助繞組電壓實(shí)現(xiàn)臨界連續(xù)電流模式控制的電路示 意圖。在圖3中，該P(yáng)FC接收輸入電壓Vin與產(chǎn)生一輸出電壓Vo，且包括 二極管D1-D6，電阻Rl-R6及RzcD,開關(guān)Sl,集成電路(IC: FAN7529,包 含端點(diǎn)MOT、 COMP、 CS、 INV與ZCD)、電感Ll及輔助繞組NAUX，以 及電容Cl-C2與Co，其中GND為接地端。
圖4(a)-(b)分別為已知的Dual Boost PFC電路在一個工作頻率周期的正、 負(fù)半周的工作狀態(tài)的電路示意圖。圖4所包含的元件與圖l中的相同，其中 開關(guān)Sl和S2的驅(qū)動信號同相。輸入電壓Vin正半周時，Ll、 D3、 Dl、 Sl 與Cl組成一個BOOST電路。Sl開通時，電流流過L1、 Sl,而其返回路徑 有兩條， 一是經(jīng)D1返回， 一是經(jīng)S2和L2返回；Sl關(guān)斷時，電流流過L1、 D3與C1，其返回路徑同上， 一是經(jīng)D1返回， 一是經(jīng)S2的體二極管和L2 返回。輸入電壓負(fù)半周時，L2、 D4、 S2、 D2與Cl組成另外一個BOOST 電路。S2開通時，電流流過L2、 S2,返回路徑有兩條， 一是經(jīng)D2返回， 一是經(jīng)S1和L1返回；S2關(guān)斷時，電流流過L2、 D4與C1，返回路徑一是 經(jīng)D2返回， 一是經(jīng)Sl的體二極管和Ll返回。由于Dl與D2鉗制交流到 BOOST的輸出負(fù)端，可以獲得與傳統(tǒng)Boost PFC電路相同的共模噪聲。由 于在一個開關(guān)周期內(nèi)電流只經(jīng)過兩個元件，減小了導(dǎo)通損耗。
圖5是利用電流互感器實(shí)現(xiàn)臨界導(dǎo)通模式控制的已知的Dual Boost PFC 的電路示意圖。除與圖l相同的部分外，其上包括一RS觸發(fā)器， 一比較器、 一誤差放大器EA與三個電流互感器CT1-CT3。由于Dual Boost PFC電路在 輸入電壓正負(fù)半周時共對應(yīng)了三個電流支3各，所以必須以對應(yīng)的三個電流互 感器CT1-CT3采樣電感電流，在電感電流歸零時導(dǎo)通MOSFET以實(shí)現(xiàn)臨界導(dǎo)通模式控制。MOSFET的關(guān)斷時刻由斜波信號(ramp signal)和電壓誤差放 大器EA的輸出信號Vcomp決定。
圖6是圖5所示電路的控制信號波形圖，其包括電感電流(信號)、電流 互感器信號、斜波(信號)、Ql驅(qū)動(信號)與Q2驅(qū)動(信號)。由于電感電流 信號是通過電流互感器采樣得到的，其幅值隨著輸入交流電壓的高低、輸出 負(fù)載的輕重而變化。當(dāng)電感電流幅值很小時，該信號易被雜訊干擾，使 MOSFET的開通產(chǎn)生誤動作，喪失零電壓開通條件；當(dāng)輸入電壓很高時， 電感電流的下降斜率很緩慢，由于檢測閾值很小，在電感電流降到零之前， MOSFET被開通，這樣將使開通損耗增加。
圖7是圖5所示電路在高輸入電壓、滿載條件下(264Vin, 310W負(fù)載) 電感電流歸零檢測失敗的波形，其顯示一處電流未到零，而開關(guān)就開啟了， 導(dǎo)致其相關(guān)的損耗較大。
因此，已知技術(shù)存在上述缺點(diǎn)亟待改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種利用檢測兩個電感輔助繞組組合電壓 的方法以實(shí)現(xiàn)電感電流歸零檢測，從而控制DBPFC以臨界導(dǎo)通模式工作。 該控制方法無需檢測電感電流，無需檢測交流輸入電壓，能夠獲得與交流輸 入電壓和輸出負(fù)載無關(guān)的電感電流歸零檢測信號，從而使MOSFET動作準(zhǔn) 確，減小導(dǎo)通損耗，提高輕載時的功率因數(shù)，且降低總電流諧波失真。
本發(fā)明的又一主要目的在于提供一種無橋功率因數(shù)校正電路系統(tǒng)，包含 一無橋功率因數(shù)校正電路，包含有一第一輸入端與一第二輸入端及一第一輸 出端與一第二輸出端，且包括一第一切換開關(guān)，包含一第一端與一第二端， 其中該第二端耦合于該第二輸出端， 一第一電感，包含一第一端與一第二端，
其中該第一端耦合于該第一輸入端，且該第二端耦合于該第一切換開關(guān)的該 第一端， 一第一二極管，包含一陽極與一陰極，其中該陰極耦合于該第一電 感的該第一端，且該陽極耦合于該第一切換開關(guān)的該第二端， 一第二電感， 包含一第一端耦合于該第二輸入端，以及一第二二極管，包含一陽極與一陰 極，其中該陰極耦合于該第二電感的該第一端，且該第二二極管的該陽極耦合于該第一切換開關(guān)的該第二端，以及一電感電流感測電路，包括一第一輔 助繞組，磁性耦合于該第一電感，且包含一第一端用于產(chǎn)生一第一感測信號， 一第二輔助繞組，磁性耦合于該第二電感，且包含一第一端用于產(chǎn)生一第二 感測信號，其中該第一感測信號與第二感測信號用于產(chǎn)生一電感電流檢測信 號，且當(dāng)該電感電流檢測信號的值為零時，導(dǎo)通該第一切換開關(guān)。
根據(jù)上述構(gòu)想，該第 一輔助繞組與該第二輔助繞組還分別包括一第二 端，該第 一輔助繞組的該第二端與該第二輔助繞組的該第二端均用于接收一 預(yù)定電壓值或接地，該第 一輔助繞組的 一極性與該第 一 電感的 一極性相反， 該第二輔助繞組的 一極性與該第二電感的 一極性相反，該電感電流感測電路 還包括一第一電阻，包含一第一端與一第二端，其中該第一端耦合于該第二 輔助繞組的該第一端， 一第二電阻，包含一第一端與一第二端，其中該第一 端耦合于該第 一輔助繞組的該第 一端，且該第二端耦合于該第 一 電阻的第二 端，以及一電容，包含一第一端與第二端，其中該第一端耦合于該第二電阻 的該第二端且輸出該電感電流檢測信號，且該第二端接地。
根據(jù)上述構(gòu)想，該無橋功率因數(shù)校正電路為 一雙重升壓型功率校正電 路，該雙重升壓型功率校正電路還包括一第二切換開關(guān)，當(dāng)該電感電流檢測 信號的值為零時，導(dǎo)通該第二切換開關(guān)，且該第一電阻與該第二電阻具有相 同的電阻值。
根據(jù)上述構(gòu)想，該系統(tǒng)還包括一控制電路，該第二電感還包括一第二端， 該無橋功率因數(shù)校正電-各為一雙重升壓型功率校正電路，該雙重升壓型功率 校正電路還包括一第二輸出端、 一包含一第一端與一第二端之第二切換開 關(guān)，及各包含一陽極與一陰極的一第三二極管與一第四二極管，該第三二極 管的該陽極耦合于該第一電感的該第二端，該第三二極管的該陰極耦合于該 第 一輸出端，該第四二二才及管的該陽才及耦合于該第二電感的該第二端與該第 二切換開關(guān)的該第一端，該第四二極管的該陰極耦合于該第一輸出端，該第 一切換開關(guān)的該第二端與該第二切換開關(guān)的該第二端耦合于該第二輸出端， 且該控制電路包括一錯誤放大器，接收一參考電壓與該雙重升壓型功率校正 電路所產(chǎn)生的一輸出電壓反饋信號，且用以產(chǎn)生一第一輸出信號，一比較器， 接收該第一輸出信號與一外加的斜坡信號，且用以產(chǎn)生一第二輸出信號，以及一觸發(fā)器，包含一第一輸入端、 一第二輸入端與一輸出端，其中該第一輸 入端接收該電感電流檢測信號，該第二輸入端接收該第二輸出信號，該輸出 端產(chǎn)生一驅(qū)動信號，且該驅(qū)動信號用于驅(qū)動該第一與該第二切換開關(guān)。
根據(jù)上述構(gòu)想，該觸發(fā)器為一RS觸發(fā)器。
本發(fā)明的次一主要目的在于提供一種無橋功率因數(shù)校正電路系統(tǒng)，包含 一無橋功率因數(shù)校正電路，包含有一第一輸入端與一第二輸入端及一第一輸 出端，且包括一第一切換開關(guān)，包含一第一端， 一第一電感，包含一第一端 與一第二端，其中該第一端耦合于該第一輸入端，且該第二端耦合于該第一 切換開關(guān)的該第一端， 一第一二極管，包含一陽極與一陰極，其中該陰極耦 合于該第 一 電感的該第 一端，且該陽極耦合于該第 一切換開關(guān)的該第二端， 一第二電感，包含一第一端耦合于該第二輸入端，以及一第二二極管，包含 一陽極與一陰極，其中該陰極耦合于該第二電感的該第一端，且該陽極耦合 于該第一切換開關(guān)的該第二端， 一第一輔助繞組，耦合于該第一電感，且產(chǎn) 生一第一感測信號，以及一第二輔助繞組，耦合于該第二電感，且產(chǎn)生一第 二感測信號，其中該第 一感測信號與第二感測信號用于產(chǎn)生一電感電流檢測 信號，且當(dāng)該電感電流檢測信號的值為零時，導(dǎo)通該第一切換開關(guān)。
根據(jù)上述構(gòu)想，該第 一輔助繞組的一極性與該第 一 電感的 一極性相反， 該第二輔助繞組的 一極性與該第二電感的 一極性相反，該第 一輔助繞組包含 一第一端與一第二端，該第一端輸出該第一感測信號，該第二輔助繞組包含 一第一端與一第二端，該第二輔助繞組的該第一端輸出該第二感測信號，且 該第一與該第二輔助繞組的該第二端用于接收一預(yù)定電壓或接地，而該電感 電流感測電路還包括一第一電阻，包含一第一端與一第二端，其中該第一端 耦合于該第二輔助繞組的該第一端，一第二電阻，包含一第一端與一第二端， 其中該第一端耦合于該第一輔助繞組的該第一端，且該第二端耦合于該第一 電阻的第二端，以及一電容，包含一第一端與第二端，其中該第一端耦合于 該第二電阻的該第二端且輸出該電感電流檢測信號，且該第二端接地。
根據(jù)上述構(gòu)想，該第 一電阻與該第二電阻具有相同的電阻值。
根據(jù)上述構(gòu)想，該系統(tǒng)還包括一控制電路，該第二電感還包括一第二端， 該第一切換開關(guān)還包括一第二端，該無橋功率因數(shù)校正電路為一雙重升壓型功率校正電路，該雙重升壓型功率校正電路還包括一第二輸出端、 一包含一 第一端與一第二端的第二切換開關(guān)，及各包含一陽極與一陰極的一第三與一
第四二極管，該第三二極管的該陽極耦合于該第一電感的該第二端，該第三 二極管的該陰極耦合于該第 一輸出端，該第四二二極管的該陽極耦合于該第 二電感的該第二端與該第二切換開關(guān)的該第一端，該第四二極管的該陰極耦 合于該第一輸出端，該第一切換開關(guān)的該第二端與該第二切換開關(guān)的該第二 端耦合于該第二輸出端，且該控制電路包括一錯誤放大器，接收一參考電壓 與該雙重升壓型功率校正電路所產(chǎn)生的 一輸出電壓反饋信號，且用以產(chǎn)生一 第一輸出信號， 一比較器，接收該第一輸出信號與一外加的斜坡信號，且用 以產(chǎn)生一第二輸出信號，以及一觸發(fā)器，包含一第一輸入端、 一第二輸入端 與一輸出端，其中該第一輸入端接收該電感電流檢測信號，該第二輸入端接 收該第二輸出信號，該輸出端產(chǎn)生一驅(qū)動信號，且該驅(qū)動信號用于驅(qū)動該第 一與該第二切換開關(guān)。
本發(fā)明的下 一主要目的在于提供一種用于 一無橋功率因數(shù)校正電路系 統(tǒng)的控制方法，其中該系統(tǒng)包括一無橋功率因數(shù)校正電路，該電路包含有一 第一切換開關(guān)， 一第一與一第二電感， 一耦合于該第一電感的第一輔助繞組，
及一耦合于該第二電感的第二輔助繞組，且該方法包含下列步驟使該第一 輔助繞組產(chǎn)生一第一感測信號；使該第二輔助繞組產(chǎn)生一第二感測信號；運(yùn) 用該第一與該第二感測信號以產(chǎn)生一電感電流;險(xiǎn)測信號；以及當(dāng)該電感電流 檢測信號的值為零時，導(dǎo)通該第一切換開關(guān)。
根據(jù)上述構(gòu)想，該第 一輔助繞組的一極性與該第一電感的一極性相反， 且該第二輔助繞組的 一極性與該第二電感的 一極性相反。
根據(jù)上述構(gòu)想，該方法還包括下列步驟當(dāng)該電感電流檢測信號的值為 零時，導(dǎo)通該第二切換開關(guān)。
根據(jù)上述構(gòu)想，該方法還包括下列步驟產(chǎn)生一驅(qū)動信號以驅(qū)動該第一 與該第二切換開關(guān)。
本發(fā)明的又一主要目的在于提供一種無橋功率因數(shù)校正電路(bridgeless PFC)系統(tǒng)，包含一無橋功率因數(shù)校正電路，包含有一第一輸出端與一第二輸 出端和一第一電源輸入端與一第二電源輸入端，且包括第一電感， 一第二電感，兩開關(guān)橋和一輸出電容，該兩開關(guān)橋和該輸出電容連接在該第一與該第 二輸出端之間，每一開關(guān)橋包括兩串4關(guān)開關(guān)，該兩串聯(lián)開關(guān)其中之一為一連 接到該第二輸出端的可控開關(guān)，該兩開關(guān)橋各包含一該兩串聯(lián)開關(guān)的中點(diǎn)， 各該中點(diǎn)分別通過該第一與該第二電感連接到該第一和該第二電源輸入端， 兩鉗位開關(guān)，連接在該第二輸出端與該兩電源輸入端之間， 一 第 一輔助繞組， 耦合于該第一電感，且產(chǎn)生一第一感測信號，以及一第二輔助繞組，耦合于 該第二電感，且產(chǎn)生一第二感測信號，以及一個信號處理電路，處理該第一 與該第二感測信號，且產(chǎn)生一控制信號以控制各該可控開關(guān)。
根據(jù)上述構(gòu)想，該兩鉗位開關(guān)是兩二極管。
根據(jù)上述構(gòu)想，該信號處理電路通過迭加該第一與該第二感測信號產(chǎn)生 一電流過零點(diǎn)信號，并據(jù)以控制該可控開關(guān)。


為了讓本發(fā)明的上述目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳
實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)i兌明如下
圖1為已知的Dual Boost PFC的電路示意圖2為工作于臨界連續(xù)電流模式下的電感電流波形圖3為已知的Boost PFC電路中通過4企測Boost電感輔助繞組電壓實(shí)現(xiàn) 臨界連續(xù)電流模式控制的電路示意圖4(a)-(b)分別為已知的Dual Boost PFC電路在一個工作頻率周期的正、 負(fù)半周的工作狀態(tài)的電路示意圖5為利用電流互感器實(shí)現(xiàn)臨界導(dǎo)通模式控制的已知的Dual Boost PFC 的電路示意圖6為圖5所示電路的工作波形示意圖7為圖5所示電路在高輸入電壓、滿載條件下(264Vin, 310W負(fù)載) 電感電流歸零檢測失敗的波形示意圖8為一依據(jù)本發(fā)明構(gòu)想的較佳實(shí)施例的利用兩個電感輔助繞組實(shí)現(xiàn) 臨界連續(xù)電流模式控制的Dual Boost PFC的電路示意圖；圖9為如圖8所示電路的工作波形圖IO至圖13分別為圖8所示電路在四個不同工作狀態(tài)的開關(guān)狀態(tài)和電 流流向的電3各示意圖；以及
圖14為圖8所示電路在輕載條件下(卯Vin, 40W負(fù)載)電感電流歸零 檢測的波形圖。
具體實(shí)施例方式
在圖4(a)-(b)所展示的Dual Boost PFC電路中，雖然在每個時刻兩個電 感都同時有電流流過，但是在任意一個電感作為升壓電感工作時，另外一個 電感電壓箝位于電路中二極管Dl或D2的導(dǎo)通壓降。由于該導(dǎo)通壓降很小， 經(jīng)過變比折算到電感的輔助繞組后幅值接近于零，而另外一個電感輔助繞組 工作于升壓方式。根據(jù)這個特點(diǎn)，可以用圖3中檢測升壓電感輔助繞組電壓 的方法實(shí)現(xiàn)臨界導(dǎo)通模式控制，就是將兩個電感輔助繞組感應(yīng)的電壓分別經(jīng) 過兩個具有相同電阻值的電阻R1與R2迭加。
圖8所示是一依據(jù)本發(fā)明構(gòu)想的較佳實(shí)施例的利用兩個電感輔助繞組 實(shí)現(xiàn)臨界連續(xù)電流模式控制的Dual Boost PFC的電路示意圖。電感Ll輔助 繞組感應(yīng)的電壓VI和電感L2輔助繞組感應(yīng)的電壓V2分別經(jīng)過兩個具有相 同電阻值的電阻R1與R2迭加后作為電感電流過零、MOSFET導(dǎo)通的檢測 信號。圖4(a)-(b)所示電路中，電感電流過零、MOSFET導(dǎo)通的檢測信號是 由三個電流互感器CT1-CT3的感應(yīng)信號迭加得來，圖8電路中由兩個電感 輔助繞組電壓迭加得來的信號比前者的幅值高，噪聲容限也較高，從而使 MOSFET動作準(zhǔn)確，使導(dǎo)通損耗減??；另外，圖8電路中由兩個電感輔助繞 組電壓迭加得來的信號相比前者幅值穩(wěn)定，且與負(fù)載無關(guān)。圖8與圖5的不 同處在于其增加了兩個輔助繞組NAUX1與NAUX2、兩個具有相同電阻值的電 阻R1與R2和一^:測端電容C3，以及減少了三個電流互感器CT1-CT3。
圖9是圖8所示電路的工作波形；圖10、圖11、圖12、圖13展示了t與次級線圈匪數(shù)的壓凝:比(turns ratio)。
如圖9與圖10所示，在如圖8所示的電^^的第一工作階^敬，兩個 M0SFET(S1與S2)同時導(dǎo)通，電流流經(jīng)Ll與Sl，分別經(jīng)過S2、 L2和Dl 返回。在此期間電感電流線性上升至/mi。電感Ll輔助繞組感應(yīng)的電壓 VI是負(fù)壓，幅值較大，是-"(T,"-^/-Fd"，其中Vs!是開關(guān)Sl的電壓，VD1 是二極管D1的電壓；電感L2輔助繞組感應(yīng)的電壓V2是正壓，幅值纟艮小， 是"Ww-Kw力這兩個電壓信號分別經(jīng)過具有相同電阻值的電阻R1與R2迭 加后作為電感電流過零的檢測信號，此階段該信號為負(fù)值， 一般被IC內(nèi)部 的穩(wěn)壓二極管箝位。在此階段初始，該檢測信號觸發(fā)MOSFET驅(qū)動信號，
經(jīng)過 ^5z^后，MOSFET關(guān)斷；其中POUT為輸出功率值，L為電感值
《2
Vac為輸入的交流電壓值。
如圖9與圖ll所示，在電if各的第二工作階^殳，兩個MOSFET同時關(guān)斷 后，電流流經(jīng)L1、 D3、 Cl,分別經(jīng)過S—D2、 L2和D1返回。在此期間， 電感電壓是(^。 ,+ ^)3+^/-^;"，其中VouT即輸出電壓Vo， Vd3是二板管D3 的電壓，電感電流線性下降至零。電感L1輔助繞組感應(yīng)的電壓V1是正壓，
幅值較大，是"(r。w+rw+FD廣KJ;電感L2輔助繞組感應(yīng)的電壓V2是正壓，
幅值很小，是w(r,&j)力，其中Vs—D2是節(jié)點(diǎn)S—D2處的電壓；這兩個電壓 信號分別經(jīng)過具有相同電阻值的電阻R1與R2迭加，此階段該信號為正值， 遠(yuǎn)大于導(dǎo)通 MOSFET所需要的#r測閾值。在此階段，
~2=^~"r/、 j Z,其中ipEAK為電感電流的峰值。
「訓(xùn)/ + 「D3 「Dl — 「,"
如圖9與圖12所示，在該電路的第三工作階段，電感電流到零后整流 二極管D3自然關(guān)斷，不產(chǎn)生反向恢復(fù)電流。開關(guān)S1的雜散電容COSSl放 電，與電感Ll通過電容C2諧振。該階^史沒有電流流過電感L2,電感L2 的輔助繞組NAUX2感應(yīng)的電壓V2是零；電感Ll的輔助繞組NAUX1感應(yīng)的電 壓V1諧振下降，該階段結(jié)束時幅值為零。這兩個電壓信號分別經(jīng)過具有相 同電阻值的電阻R1與R2迭加，由于該檢測端電容C3的存在，該檢測端電
壓值仍然大于導(dǎo)通MOSFET所需要的檢測閾值。在此階段，,M3=|V^:， 其中L為電感值，而Q)ss為雜散電容值。如圖9與圖13所示，在該電路的第四工作階段，開關(guān)Sl的雜散電容 COSS1與電感Ll通過電容C2繼續(xù)諧振，且該階^段電流路徑與前一階^:相 同。電感L2輔助繞組NAux2感應(yīng)的電壓V2是零；電感Ll輔助繞組NAUX1 感應(yīng)的電壓VI諧振下降為負(fù)值，該階段結(jié)束時幅值接近于-w(T^-K『Fo", 對應(yīng)于VDS1接近于零。這兩個電壓信號迭加，經(jīng)過RC/2的延時(其中R為 電阻Rl與R2的電阻值R, C為電容C3的電容值)，該電壓值低于導(dǎo)通 MOSFET所需要的檢測閾值，MOSFET導(dǎo)通，正半周的四個工作階段結(jié)束。
在此階段，,M4=|V^:=/2。
圖14展示了圖8所示電路在輕載條件下(90Vin， 40W負(fù)載)電感電流 歸零檢測的波形。其中并沒有如已知技術(shù)圖7中所示的「電流未到零，而開 關(guān)就開啟了」的情形，故其確實(shí)可用于降低無橋PFC的相關(guān)損耗。
電流歸零檢測，從而控制雙重升壓型PFC以臨界導(dǎo)通模式工作。該控制方 法無需檢測電感電流，無^檢測交流輸入電壓，能夠獲得與交流輸入電壓和 輸出負(fù)載無關(guān)的電感電流歸零檢測信號，從而具有使MOSFET動作準(zhǔn)確， 減小開通損耗，提高輕載時的功率因數(shù)，以及降低總電流諧波失真等優(yōu)點(diǎn)， 而具有其進(jìn)步性與新穎性。
雖然本發(fā)明已由上述的實(shí)施例所詳細(xì)敘述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離 發(fā)明精神與實(shí)質(zhì)情況下作些許更改和變動，都在本發(fā)明權(quán)利要求保護(hù)范圍之 內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種無橋功率因數(shù)校正電路系統(tǒng)，其特征在于，包含一無橋功率因數(shù)校正電路，包含有一第一輸入端與一第二輸入端及一第一輸出端與一第二輸出端，且包括一第一切換開關(guān)，包含一第一端與一第二端，其中該第二端耦合于該第二輸出端；一第一電感，包含一第一端與一第二端，其中該第一端耦合于該第一輸入端，且該第二端耦合于該第一切換開關(guān)的該第一端；一第一二極管，包含一陽極與一陰極，其中該陰極耦合于該第一電感的該第一端，且該陽極耦合于該第一切換開關(guān)的該第二端；一第二電感，包含一第一端耦合于該第二輸入端；以及一第二二極管，包含一陽極與一陰極，其中該陰極耦合于該第二電感的該第一端，且該陽極耦合于該第一切換開關(guān)的該第二端；以及一電感電流感測電路，包括一第一輔助繞組，磁性耦合于該第一電感，且包含一第一端用于產(chǎn)生一第一感測信號；一第二輔助繞組，磁性耦合于該第二電感，且包含一第一端用于產(chǎn)生一第二感測信號，其中該第一感測信號與第二感測信號用于產(chǎn)生一電感電流檢測信號，且當(dāng)該電感電流檢測信號的值為零時，導(dǎo)通該第一切換開關(guān)。
2、 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，其中該第一輔助繞組與該 第二輔助繞組還分別包括一第二端，該第 一輔助繞組的該第二端與該第二輔 助繞組的該第二端均用于接收一預(yù)定電壓值或接地，該第 一輔助繞組的 一極 性與該第一電感的一極性相反，該第二輔助繞組的一極性與該第二電感的一 極性相反，該電感電流感測電路還包括一第一電阻，包含一第一端與一第二端，其中該第一端耦合于該第二輔 助繞組的該第一端；一第二電阻，包含一第一端與一第二端，其中該第一端耦合于該第一輔助繞組的該第一端，且該第二端耦合于該第一電阻的第二端；以及一電容，包含一第一端與第二端，其中該第一端耦合于該第二電阻的該 第二端且輸出該電感電流檢測信號，且該第二端接地。
3、 如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，其中該無橋功率因數(shù)校正 電路為一雙重升壓型功率校正電路，該雙重升壓型功率校正電路還包括一第 二切換開關(guān)，當(dāng)該電感電流檢測信號的值為零時，導(dǎo)通該第二切換開關(guān)，且 該第 一 電阻與該第二電阻具有相同的電阻值。
4、 如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括一控制電 路，其中該第二電感還包括一第二端，該無橋功率因數(shù)校正電路為一雙重升 壓型功率校正電路，該雙重升壓型功率校正電路還包括一第二輸出端、 一包 含一第一端與一第二端的第二切換開關(guān)，及各包含一陽極與一陰極的一第三 二極管與 一第四二極管，該第三二極管的該陽極耦合于該第 一 電感的該第二 端，該第三二極管的該陰極耦合于該第一輸出端，該第四二二極管的該陽極 耦合于該第二電感的該第二端與該第二切換開關(guān)的該第一端，該第四二極管 的該陰極耦合于該第 一輸出端，該第 一切換開關(guān)的該第二端與該第二切換開 關(guān)的該第二端耦合于該第二輸出端，且該控制電路包括一錯誤放大器，接收一參考電壓與該雙重升壓型功率校正電路所產(chǎn)生的 一輸出電壓反饋信號，且用以產(chǎn)生一第一輸出信號；一比較器，接收該第一輸出信號與一外加的斜坡信號，且用以產(chǎn)生一第 二輸出信號；以及一觸發(fā)器，包含一第一輸入端、 一第二輸入端與一輸出端，其中該第一 輸入端接收該電感電流檢測信號，該第二輸入端接收該第二輸出信號，該輸 出端產(chǎn)生一驅(qū)動信號，且該驅(qū)動信號用于驅(qū)動該第一與該第二切換開關(guān)。
5、 如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，其中該觸發(fā)器系為一 RS 觸發(fā)器。
6、 一種無橋功率因數(shù)校正電路系統(tǒng)，其特征在于，包含 一無橋功率因數(shù)校正電路，包含有一第 一輸入端與一第二輸入端及一第一輸出端，且包括一第一切換開關(guān)，包含一第一端；一第一電感，包含一第一端與一第二端，其中該第一端耦合于該第一輸入端，且該第二端耦合于該第一切換開關(guān)的該第一端；一第一二極管，包含一陽極與一陰極，其中該陰極耦合于該第一電感的 該第 一端，且該陽極耦合于該第 一切換開關(guān)的該第二端；一第二電感，包含一第一端耦合于該第二輸入端；以及一第二二極管，包含一陽極與一陰極，其中該陰極耦合于該第二電感的 該第一端，且該陽極耦合于該第一切換開關(guān)的該第二端；一第一輔助繞組，耦合于該第一電感，且產(chǎn)生一第一感測信號；以及一第二輔助繞組，耦合于該第二電感，且產(chǎn)生一第二感測信號；其中該第一感測信號與第二感測信號用于產(chǎn)生一電感電流檢測信號，且 當(dāng)該電感電流檢測信號的值為零時，導(dǎo)通該第 一切換開關(guān)。
7、 如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，其中該第一輔助繞組的一 極性與該第 一 電感的 一極性相反，該第二輔助繞組的 一極性與該第二電感的 一極性相反，該第一輔助繞組包含一第一端與一第二端，該第一輔助繞組的 該第一端輸出該第一感測信號，該第二輔助繞組包含一第一端與一第二端， 該第二輔助繞組的該第 一端輸出該第二感測信號，且該第 一與該第二輔助繞組的該第二端用于接收一預(yù)定電壓或接地，而該電感電流感測電路還包括一第一電阻，包含一第一端與一第二端，其中該第一端耦合于該第二輔 助繞組的該第一端；一第二電阻，包含一第一端與一第二端，其中該第一端耦合于該第一輔 助繞組的該第一端，且該第二端耦合于該第一電阻的第二端；以及一電容，包含一第一端與第二端，其中該第一端耦合于該第二電阻的該 第二端且輸出該電感電流;險(xiǎn)測信號，且該第二端接地。
8、 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，其中該第一電阻與該第二電阻具有相同的電阻值。
9、 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括一控制電路，其中該第二電感還包括一第二端，該第一切換開關(guān)還包括一第二端，該無橋功率 因數(shù)校正電路為一雙重升壓型功率校正電路，該雙重升壓型功率校正電路還 包括一第二輸出端、 一包含一第一端與一第二端之第二切換開關(guān)，及各包含 一陽極與一陰極的一第三二極管與一第四二極管，該第三二極管的該陽極耦合于該第一電感的該第二端，該第三二極管的該陰極耦合于該第一輸出端， 該第四二二極管的該陽極耦合于該第二電感的該第二端與該第二切換開關(guān)的該第一端，該第四二才及管的該陰才及耦合于該第一輸出端，該第一切換開關(guān) 的該第二端與該第二切換開關(guān)的該第二端耦合于該第二輸出端，且該控制電路包括一錯誤放大器，接收一參考電壓與該雙重升壓型功率校正電路所產(chǎn)生的 一輸出電壓反饋信號，且用以產(chǎn)生一第一輸出信號；一比較器，接收該第一輸出信號與一外加的斜坡信號，且用以產(chǎn)生一第 二輸出信號；以及一觸發(fā)器，包含一第一輸入端、 一第二輸入端與一輸出端，其中該第一 輸入端接收該電感電流檢測信號，該第二輸入端接收該第二輸出信號，該輸 出端產(chǎn)生一驅(qū)動信號，且該驅(qū)動信號用于驅(qū)動該第一與該第二切換開關(guān)。
10、 一種用于一無橋功率因數(shù)校正電路系統(tǒng)的控制方法，其中該系統(tǒng)包 括一無橋功率因數(shù)校正電路，該電路包含有一第一切換開關(guān)， 一第一與一第 二電感， 一耦合于該第一電感的第一輔助繞組，及一耦合于該第二電感的第 二輔助繞組，其特征在于，該方法包含下列步驟使該第 一輔助繞組產(chǎn)生 一 第 一感測信號； 使該第二輔助繞組產(chǎn)生 一 第二感測信號；運(yùn)用該第一感測信號與該第二感測信號以產(chǎn)生一電感電流;險(xiǎn)測信號；以及當(dāng)該電感電流檢測信號的值為零時，導(dǎo)通該第 一切換開關(guān)。
11、 如權(quán)利要求IO所述的方法，其特征在于，其中該第一輔助繞組的一極性與該第 一 電感的 一極性相反，且該第二輔助繞組的 一極性與該第二電 感的一極性相反。
12、 如權(quán)利要求IO所述的方法，其特征在于，其中該無橋功率因數(shù)校正電路為一如權(quán)利要求3所述的雙重升壓型功率因 凄t才交正電^各；及該方法還包括下列步驟當(dāng)該電感電流檢測信號的值為零時，導(dǎo)通該第 二切換開關(guān)。
13、 如權(quán)利要求IO所述的方法，其特征在于，其中該無橋功率因數(shù)校正電路為一如權(quán)利要求4所述的雙重升壓型功率因 ^U吏正電路；及該方法還包括下列步驟產(chǎn)生一驅(qū)動信號以驅(qū)動該第 一與該第二切換開關(guān)。
14、 一種無橋功率因數(shù)校正電路系統(tǒng)，其特征在于，包含一無橋功率因數(shù)校正電路，包含有一第一輸出端與一第二輸出端和一第 一電源輸入端與一第二電源輸入端，且包括一第一電感；一第二電感；兩開關(guān)橋和一輸出電容，該兩開關(guān)橋和該輸出電容連接在該第一與該第 二輸出端之間，每一開關(guān)橋包括兩串聯(lián)開關(guān)，該兩串聯(lián)開關(guān)其中之一為一連 接到該第二輸出端的可控開關(guān)，該兩開關(guān)橋各包含一該兩串聯(lián)開關(guān)的中點(diǎn)， 各該中點(diǎn)分別通過該第一與該第二電感連接到該第一和該第二電源輸入端； 兩鉗位開關(guān)，連接在該第二輸出端與該兩電源輸入端之間； 一第一輔助繞組，耦合于該第一電感，且產(chǎn)生一第一感測信號；以及 一第二輔助繞組，耦合于該第二電感，且產(chǎn)生一第二感測信號；以及一個信號處理電路，處理該第一感測信號與該第二感測信號，且產(chǎn)生一 控制信號以控制各該可控開關(guān)。
15、 如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，其中該兩鉗位開關(guān)是兩二極管；及/或該信號處理電路通過迭加該第一與該第二感測信號產(chǎn)生一電流過零點(diǎn) 信號，并據(jù)以控制該可控開關(guān)。
全文摘要
本發(fā)明揭露一種無橋功率因數(shù)校正電路系統(tǒng)及其控制方法。該系統(tǒng)包含一無橋功率因數(shù)校正電路，包含有一第一切換開關(guān)、一第一電感與一第二電感，一第一輔助繞組，耦合于該第一電感，且產(chǎn)生一第一感測信號，以及一第二輔助繞組，耦合于該第二電感，且產(chǎn)生一第二感測信號，其中該第一感測信號與第二感測信號用于產(chǎn)生一電感電流檢測信號，且當(dāng)該電感電流檢測信號的值為零時，導(dǎo)通該第一切換開關(guān)。
文檔編號H02M1/42GK101552546SQ20081009063
公開日2009年10月7日 申請日期2008年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月2日
發(fā)明者甘鴻堅(jiān), 金紅元, 隋魯波 申請人:臺達(dá)電子工業(yè)股份有限公司