功率因数校正装置及其控制方法以及电子设备制造方法及图纸

一种功率因数校正装置及其控制方法以及电子设备，该功率因数校正装置包括：第一输入端和第二输入端；输出端；电感，其第一端耦接第一输入端；第一桥臂，其第一端耦接输出端，其第二端直接或间接地接地，第一桥臂包括串联的第一开关器件和第二开关器件；第二桥臂，其第一端耦接所述输出端，其第二端直接或间接地接地；第一电流采样单元，其至少一端接地，第一电流采样单元配置为至少在交流输入信号的负半周采样流经电感的电感电流的下降沿，以得到采样结果；开关控制单元，配置为根据采样结果产生开关控制信号，以控制第一开关器件和第二开关器件变更开关状态。本发明专利技术的方案能够减小寄生参数对电路的影响。

【技术实现步骤摘要】
功率因数校正装置及其控制方法以及电子设备
本专利技术涉及功率因数校正(PFC)技术，尤其涉及一种功率因数校正装置及其控制方法以及电子设备。
技术介绍
功率因数(PowerFactor,PF)是用来衡量用电设备用电效率的一种参数。为了提高用电效率，在将交流输入信号提供至用电设备之前，通常都会先对交流输入信号进行功率因数校正(PowerFactorCorrection,PFC)。功率因数校正装置通常都是通过减小电压和电流之间的相位差来提高功率因数的。现有技术中，一种功率因数校正装置采用的是传统的有桥升压(BOOST)电路，但是，由于这种电路中的整流桥内的二极管存在固定压降，导致损耗较大，电路的效率无法满足要求。为了克服上述问题，现有技术中的另一种功率因数校正装置采用无桥双升压(BOOST)电路，但是，由于这种电路需要采用2套升压电路，在成本和空间上并不占优势。而且，这种电路中的开关管仍然是硬开通，效率提升有限。目前，还有一种功率因数校正装置中使用的是图腾柱电路。图腾柱电路使用的元件较少，便于提高功率密度。而且，这种电路中的开关管是软开通，使得效率能够进一步提升，从而有利于提高整机效率。早先的图腾柱电路采用常规的MOS管，由于常规的MOS管的体二极管的反向恢复效应，使得图腾柱电路通常只能工作在电感电流断续模式，控制策略较为复杂。而基于GaN材料的MOS管开通速度很快，并且反向恢复效应特别小，因此，采用GaN材料的MOS管，图腾柱电路可以工作在电感电流连续模式，更加易于实现。参考图1，图1示出了现有技术中一种图腾柱电路，包括：电感L、第一桥臂11、第二桥臂12和输出电容C。其中，第一桥臂11包括开关管Q1和开关管Q2，二者在第一连接点A连接；第二桥臂12包括开关管Q3和开关管Q4，二者在第二连接点B连接。更进一步而言，开关管Q1和Q2为主管，通常可以选用基于GaN材料的MOS管，用于控制整个图腾柱电路的充放电；开关管Q3和Q4在交流输入电压AC的正、负半周内分别导通，以用于同步整流。下面参考图2A至图2F对图2所示图腾柱电路的工作过程进行简单介绍。参考图2A，当交流输入信号AC处于正半周时，开关管Q2和Q4导通，开关管Q1和Q3关断，交流输入信号AC施加在电感L上，使得流过电感L的电感电流上升；参考图2B，随后开关管Q2关断，由于存在死区时间，开关管Q1尚未导通，而电感电流无法突变，因此电流通过开关管Q1的体二极管流向输出电容C；参考图2C，死区时间结束后，开关管Q1软开通，电感L放电，电感电流开始下降；当交流输入信号AC处于负半周时，对应的等效电路如图2D至图2F所示，与正半周类似，只是用于充电和放电的开关管进行了互换，而同步整流管由开关管Q4换成了开关管Q3。为了对图腾柱电路中的开关管进行控制，公告号为CN101707441B的专利文献中公开了一种控制方案，在与电感相连的第一桥臂中增加了两个电流采样单元，利用两个电流采样单元采集的电流分别控制第一桥臂中的两个开关管的导通和关断。但是在此方案中，其中一个电流采样单元是浮地连接，也即该电流采样单元与地无导体连接，使得此电路易受寄生参数的影响，并增加了对模拟电路的感应干扰；而且，为了保证较高的精度，电流采样单元往往需要采用带有较大感性、容性的器件，这就导致了电流采样单元足以产生影响电路运行效果的寄生参数。公开号为US2012/0293141A1的专利文献公开了另一种图腾柱电路中开关管的控制方案。具体而言，该方案采用电流互感器来检测电流进而用于控制开关管。但是，电流互感器仍然会引入可能对电路产生影响的寄生参数。具体而言，电流互感器会引入寄生电感，开关管在导通和关断瞬间，寄生电感上可能会产生非常大的电压尖峰，可能导致系统无法正常工作。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是提供一种功率因数校正装置及其控制方法以及电子设备，能够减小寄生参数对电路的影响。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种功率因数校正装置，包括：第一输入端和第二输入端，配置为接收交流输入信号，所述交流输入信号包括交替的正半周和负半周；输出端，配置为向负载提供输出信号；电感，其第一端耦接所述第一输入端；第一桥臂，其第一端耦接所述输出端，其第二端直接或间接地接地，所述第一桥臂包括串联的第一开关器件和第二开关器件，所述第一开关器件和第二开关器件连接的第一连接点耦接所述电感的第二端；第二桥臂，其第一端耦接所述输出端，其第二端直接或间接地接地，所述第二桥臂包括串联的第三开关器件和第四开关器件，所述第三开关器件和第四开关器件连接的第二连接点耦接所述第二输入端；第一电流采样单元，其至少一端接地，所述第一电流采样单元配置为至少在所述交流输入信号的负半周采样流经所述电感的电感电流的下降沿，以得到采样结果；开关控制单元，耦接所述第一电流采样单元、第一开关器件和第二开关器件，所述开关控制单元配置为根据所述采样结果产生开关控制信号，以控制所述第一开关器件和第二开关器件变更开关状态。根据本专利技术的一个实施例，所述第一桥臂的第二端和所述第二桥臂的第二端连接于第三连接点，所述输出端耦接输出电容的第一端，所述输出电容的第二端或所述第三连接点接地，所述第一电流采样单元的采样点设置于所述输出电容的第二端和所述第三连接点之间，所述第一电流采样单元还在所述交流输入信号的正半周采样所述电感电流的下降沿。根据本专利技术的一个实施例，所述第一桥臂还包括：第二电流采样单元，其检测点设置于所述第一连接点和所述输出端之间，所述第二电流采样单元配置为检测流经所述第一开关器件的电流；其中，所述开关控制单元还耦接所述第二电流采样单元，当所述第二电流采样单元检测到流经所述第一开关器件的电流超过预设的第一阈值时，所述开关控制单元产生的开关控制信号控制所述第一开关器件关断至少预设时间。根据本专利技术的一个实施例，所述第二电流采样单元为无感性的电流采样单元。根据本专利技术的一个实施例，所述第一桥臂还包括：第三电流采样单元，其检测点设置于所述第一连接点和第三连接点之间，所述第三电流采样单元配置为检测流经所述第二开关器件的电流；其中，所述开关控制单元还耦接所述第三电流采样单元，当所述第三电流采样单元检测到流经所述第二开关器件的电流超过预设的第二阈值时，所述开关控制单元产生的开关控制信号控制所述第二开关器件关断至少预设时间。根据本专利技术的一个实施例，所述第一电流采样单元的采样点设置于所述第一桥臂的第二端和所述第二桥臂的第二端之间，所述第一桥臂的第二端或所述第二桥臂的第二端接地。根据本专利技术的一个实施例，在所述交流输入信号的正半周，所述第一电流采样单元检测流经所述第二开关器件的电流，当所述第一电流采样单元检测到流经所述第二开关器件的电流超过预设的第三阈值时，所述开关控制单元产生的开关控制信号控制所述第二开关器件关断至少预设时间。根据本专利技术的一个实施例，所述第一桥臂还包括：第二电流采样单元，其检测点设置于所述第一连接点和所述输出端之间，所述第二电流采样单元配置为检测流经所述第一开关器件的电流；其中，所述开关控制单元还耦接所述第二电流采样单元，当所述第二电流采样单元检测到流经所述第一开关器件的电流超过预设的第四阈值时，所述开关控制单元产生的开关控制信号控制所述第一开关器件关断至少预设时间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率因数校正装置，其特征在于，包括：第一输入端和第二输入端，配置为接收交流输入信号，所述交流输入信号包括交替的正半周和负半周；输出端，配置为向负载提供输出信号；电感，其第一端耦接所述第一输入端；第一桥臂，其第一端耦接所述输出端，其第二端直接或间接地接地，所述第一桥臂包括串联的第一开关器件和第二开关器件，所述第一开关器件和第二开关器件连接的第一连接点耦接所述电感的第二端；第二桥臂，其第一端耦接所述输出端，其第二端直接或间接地接地，所述第二桥臂包括串联的第三开关器件和第四开关器件，所述第三开关器件和第四开关器件连接的第二连接点耦接所述第二输入端；第一电流采样单元，其至少一端接地，所述第一电流采样单元配置为至少在所述交流输入信号的负半周采样流经所述电感的电感电流的下降沿，以得到采样结果；开关控制单元，耦接所述第一电流采样单元、第一开关器件和第二开关器件，所述开关控制单元配置为根据所述采样结果产生开关控制信号，以控制所述第一开关器件和第二开关器件变更开关状态。

【技术特征摘要】
1.一种功率因数校正装置，其特征在于，包括：第一输入端和第二输入端，配置为接收交流输入信号，所述交流输入信号包括交替的正半周和负半周；输出端，配置为向负载提供输出信号；电感，其第一端耦接所述第一输入端；第一桥臂，其第一端耦接所述输出端，其第二端直接或间接地接地，所述第一桥臂包括串联的第一开关器件和第二开关器件，所述第一开关器件和第二开关器件连接的第一连接点耦接所述电感的第二端；第二桥臂，其第一端耦接所述输出端，其第二端直接或间接地接地，所述第二桥臂包括串联的第三开关器件和第四开关器件，所述第三开关器件和第四开关器件连接的第二连接点耦接所述第二输入端；第一电流采样单元，其至少一端接地，所述第一电流采样单元配置为至少在所述交流输入信号的负半周采样流经所述电感的电感电流的下降沿，以得到采样结果；开关控制单元，耦接所述第一电流采样单元、第一开关器件和第二开关器件，所述开关控制单元配置为根据所述采样结果产生开关控制信号，以控制所述第一开关器件和第二开关器件变更开关状态。2.根据权利要求1所述的功率因数校正装置，其特征在于，所述第一桥臂的第二端和所述第二桥臂的第二端连接于第三连接点，所述输出端耦接输出电容的第一端，所述输出电容的第二端或所述第三连接点接地，所述第一电流采样单元的采样点设置于所述输出电容的第二端和所述第三连接点之间，所述第一电流采样单元还在所述交流输入信号的正半周采样所述电感电流的下降沿。3.根据权利要求2所述的功率因数校正装置，其特征在于，所述第一桥臂还包括：第二电流采样单元，其检测点设置于所述第一连接点和所述输出端之间，所述第二电流采样单元配置为检测流经所述第一开关器件的电流；其中，所述开关控制单元还耦接所述第二电流采样单元，当所述第二电流采样单元检测到流经所述第一开关器件的电流超过预设的第一阈值时，所述开关控制单元产生的开关控制信号控制所述第一开关器件关断至少预设时间。4.根据权利要求3所述的功率因数校正装置，其特征在于，所述第二电流采样单元为无感性的电流采样单元。5.根据权利要求2至4中任一项所述的功率因数校正装置，其特征在于，所述第一桥臂还包括：第三电流采样单元，其检测点设置于所述第一连接点和第三连接点之间，所述第三电流采样单元配置为检测流经所述第二开关器件的电流；其中，所述开关控制单元还耦接所述第三电流采样单元，当所述第三电流采样单元检测到流经所述第二开关器件的电流超过预设的第二阈值时，所述开关控制单元产生的开关控制信号控制所述第二开关器件关断至少预设时间。6.根据权利要求1所述的功率因数校正装置，其特征在于，所述第一电流采样单元的采样点设置于所述第一桥臂的第二端和所述第二桥臂的第二端之间，所述第一桥臂的第二端或所述第二桥臂的第二端接地。7.根据权利要求6所述的功率因数校正装置，其特征在于，在所述交流输入信号的正半周，所述第一电流采样单元检测流经所述第二开关器件的电流，当所述第一电流采样单元检测到流经所述第二开关器件的电流超过预设的第三阈值时，所述开关控制单元产生的开关控制信号控制所述第二开关器件关断至少预设时间。8.根据权利要求6或7所述的功率因数校正装置，其特征在于，所述第一桥臂还包括：第二电流采样单元，其检测点设置于所述第一连接点和所述输出端之间，所述第二电流采样单元配置为检测流经所述第一开关器件的电流；其中，所述开关控制单元还耦接所述第二电流采样单元，当所述第二电流采样单元检测到流经所述第一开关器件的电流超过预设的第四阈值时，所述开关控制单元产生的开关控制信号控制所述第一开关器件关断至少预设时间。9.根据权利要求8所述的功率因数校正装置，其特征在于，所述第二电流采样单元为无感性的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅纯，陈洲，朱方顺，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：日本,JP