无桥PFC开关电源电路制造技术

本发明专利技术公开了一种无桥PFC开关电源电路，包括：交流输入源AC、第一电感L1和第二电感L2、第一二极管D1和第二二极管D2、第一开关管Q1和第二开关管Q2、第一电流阻断器10和第二电流阻断器20、输出电容Co、第一电流采样电阻Rcs、第一续流二极管DB1和第二续流二极管DB2、电流阻断器驱动电路部分30和无桥PFC环路控制部分40。本发明专利技术的方案，其电流阻断器完美的解决了双BOOST无桥PFC拓扑电感电流分流的问题，从而使所有的平均电流模式控制的PFC控制器都适用于本发明专利技术电路中，实现了结构简单、成本低、信号处理简单的有益效果。

Bridge free PFC switching power supply circuit

【技术实现步骤摘要】
无桥PFC开关电源电路
本专利技术属于电力电子
，尤其是涉及一种双BOOST无桥PFC开关电源电路。
技术介绍
PFC(PowerFactorCorrectiong，功率因数校正)是指有效功率与总功耗电量(视在功率)之间的关系，也就是有效功率除以总功耗电量(视在功率)的比值。功率因数可以直接衡量电力被有效利用的程度，当功率因数值越大，代表其电力利用率越高。无桥PFC结构减少了整流桥，使得系统损耗显著降低，因其效率上显著的优点而受到广泛的关注。基本型无桥PFC电路拓扑存在正负半周期内电流方向的辩识难点，从而使得输入电流的检测成为一个难点，为解决这个难点广大研究者专利技术了诸如以下专利：专利号为201210453486.5的专利公开了一种无桥PFC电路电感电流采样装置及方法，如图1所示(来源于专利附图3)，一种无桥PFC开关电源电路，包括第一电感L1、第二电感L2、第一二极管D1、第二二极管D2、第一开关管S1、第二开关管S2、第一采样单元V1、第二采样单元V2、第三采样单元V3及交流输入第一端L、交流输入第二端N、输出正端和输出负端，其连接关系是，第一电感L1的第一端连接交流输入源AC的第一端L，第一电感L1的第二端分别连接第一开关管S1的漏极和第一二极管D1的阳极，第一开关管S1的源极通过第一采样单元V1接地；第二电感L2的第一端连接交流输入源AC的第二端N，第二电感L2的第二端分别连接第二开关管S2的漏极和第二二极管D2的阳极，第二开关管S2的源极通过第二采样单元V2接地；第三采样单元V3串接在输出负端与地之间。但是该电路采用了三个电流采集单元，硬件电路复杂，电子元器件较多。专利号为201610218861.6的专利公开了一种无桥PFC开关电源电路，如图2所示，一种无桥PFC开关电源电路，采用的目前比较主流的图腾无桥PFC拓扑，但电流采样和控制方法非常复杂，采用数字控制方式成本较高。专利号为EP2225822B1的专利公开了一种无桥升压变换器的控制系统和方法，如图3所示，一种无桥PFC开关电源电路，其电路中电流在交流输入源AC的工频正半周期，电感电流的流向如图4所示。由此可看出，该电路的电感采样电流存在反向流出分支电流，不能直接适用于平均电流模式控制的PFC控制器。为了满足现有平均电流模式控制的PFC控制器的应用要求，需要引入高速运放做加法处理来合成总的电感采样电流的平均电流信号，电流采样单元复杂，硬件电路复杂，用现有平均电流模式控制的PFC控制器做主控芯片时，高速运放还需要负压供电，其供电电路也会增加产品成本。如上分析，目前实现的连续模式的无桥PFC电流的采样手段中，大多数采用2个或以上的电流采样单元。用电流互感器采样单元合成电感平均电流的方案，在过零点处的采样很容易失真，导致波形畸变。而用电阻采样单元合成电感平均电流的方案，需要经过高速运放进行电流采样信号处理，电流采样信号处理相对复杂，高速运放还需要用负压供电，电子元器件多，成本、体积问题也不容小视。主流的图腾无桥PFC拓扑一般要用到数字控制，对软件开发人员的要求比较高，成本也比较高，电子元器件也非常多。现有技术中，存在电流采样电路结构复杂、成本高和信号处理难度大等缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对上述缺陷，提出一种无桥PFC开关电源电路，以解决无桥PFC电路正负半周期电流采样困难，不能直接适用于平均电流模式控制的PFC控制器的难题。本专利技术一方面提供一种无桥PFC开关电源电路，包括第一电感L1、第二电感L2、第一二极管D1、第二二极管D2、第一开关管Q1、第二开关管Q2、第一续流二极管DB1、第二续流二极管DB2、第一采样电阻Rcs和输出电容Co，其连接关系是，第一电感L1的第一端连接交流输入源AC的第一端，第一电感L1的第二端分别连接第一开关管Q1的漏极和第一二极管D1的阳极，第一开关管Q1的源极通过第一采样电阻Rcs连接第一续流二极管DB1的阳极，第一续流二极管DB1的阴极连接交流输入第二端；第二电感L2的第一端连接交流输入源AC的第二端，第二电感L2的第二端分别连接第二开关管Q2的漏极和第二二极管D2的阳极，第二开关管Q2的源极通过第一采样电阻Rcs连接第二续流二极管DB2的阳极，第二续流二极管DB2的阴极连接交流输入第一端；输出电容Co的第一端分别连接第一二极管D1的阴极及第二二极管D2的阴极，还包括两个电流阻断器，分别为第一电流阻断器和第二电流阻断器，第一电流阻断器串接在第一开关管Q1的源极与第一采样电阻Rcs之间，第二电流阻断器串接在第二开关管Q2的源极与第一采样电阻Rcs之间；两个电流阻断器与第一采样电阻Rcs的连接点连接输出电容Co的第二端；在交流输入的工频正半周期，第二电流阻断器断开，第一电流阻断器导通，通过第一开关管Q1的通断控制，使第一电感L1的电流流入第一采样电阻Rcs的电流节点时无反向流出分支；在交流输入的工频负半周期，第一电流阻断器断开，第二电流阻断器导通，通过第二开关管Q2的通断控制，使第二电感的L2的电流流入第一采样电阻Rcs的电流节点时无反向流出分支。优选的，所述电流阻断器为MOS管，两个电流阻断器分别为第三开关管Q3和第四开关管Q4，第三开关管Q3的源极连接第一开关管Q1的源极，第三开关管Q3的漏极连接第一采样电阻Rcs；第四开关管Q4的源极连接第二开关管Q2的源极，第四开关管Q4的漏极连接第一采样电阻Rcs。优选的，所述第三开关管Q3和第四开关管Q4，由电流阻断器的驱动电路来驱动，电流阻断器驱动电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和电流阻断器控制单元，第一电阻R1与第二电阻R2串联在交流输入第二端与地之间，第一电阻R1与第二电阻R2的串联连接点与电流阻断器控制单元的N线电压检测端Nsense连接；第三电阻R3与第四电阻R4串联在交流输入第一端与地之间，第一电阻R1与第二电阻R4的串联连接点与电流阻断器控制单元的L线电压检测端Lsense连接。优选的，所述电流阻断器驱动电路的电流阻断器控制单元，包括第一比较器U1和第二比较器U2，第一比较器U1的同相端连接电流阻断器控制单元的L线电压检测端Lsense、反相端连接N线电压检测端Nsense、输出端连接GL端，第二比较器U2的同相端连接电流阻断器控制单元的N线电压检测端Nsense、反相端连接L线电压检测端Lsense、输出端连接GN端。优选的，所述电流阻断器驱动电路的电流阻断器控制单元，包括第八电阻R8和第九电阻R9，第八电阻R8的第一端连接电流阻断器控制单元的L线电压检测端Lsense，第八电阻R8的第二端连接GL端，第九电阻R9的第一端连接电流阻断器控制单元的N线电压检测端Nsense，第九电阻R9的第二端连接GN端。优选的，所述电流阻断器为二极管，两个电流阻断器分别为第三二极管D3和第四二极管D4，第三二极管D3的阳极连接第一开关管Q1的源极，第三二极管D3的阴极连接第一采样电阻Rcs；第四二极管D4的阳极连接第二开关管Q2的源极，第四二极管D4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无桥PFC开关电源电路，包括第一电感L1、第二电感L2、第一二极管D1、第二二极管D2、第一开关管Q1、第二开关管Q2、第一续流二极管DB1、第二续流二极管DB2、第一采样电阻Rcs和输出电容Co，其连接关系是，/n第一电感L1的第一端连接交流输入源AC的第一端，第一电感L1的第二端分别连接第一开关管Q1的漏极和第一二极管D1的阳极，第一开关管Q1的源极通过第一采样电阻Rcs连接第一续流二极管DB1的阳极，第一续流二极管DB1的阴极连接交流输入第二端；/n第二电感L2的第一端连接交流输入源AC的第二端，第二电感L2的第二端分别连接第二开关管Q2的漏极和第二二极管D2的阳极，第二开关管Q2的源极通过第一采样电阻Rcs连接第二续流二极管DB2的阳极，第二续流二极管DB2的阴极连接交流输入第一端；输出电容Co的第一端分别连接第一二极管D1的阴极及第二二极管D2的阴极，其特征在于：/n还包括两个电流阻断器，分别为第一电流阻断器和第二电流阻断器，第一电流阻断器串接在第一开关管Q1的源极与第一采样电阻Rcs之间，第二电流阻断器串接在第二开关管Q2的源极与第一采样电阻Rcs之间；两个电流阻断器与第一采样电阻Rcs的连接点连接输出电容Co的第二端；/n在交流输入的工频正半周期，第二电流阻断器断开，第一电流阻断器导通，通过第一开关管Q1的通断控制，使第一电感L1的电流流入第一采样电阻Rcs的电流节点时无反向流出分支；/n在交流输入的工频负半周期，第一电流阻断器断开，第二电流阻断器导通，通过第二开关管Q2的通断控制，使第二电感的L2的电流流入第一采样电阻Rcs的电流节点时无反向流出分支。/n...

【技术特征摘要】
1.一种无桥PFC开关电源电路，包括第一电感L1、第二电感L2、第一二极管D1、第二二极管D2、第一开关管Q1、第二开关管Q2、第一续流二极管DB1、第二续流二极管DB2、第一采样电阻Rcs和输出电容Co，其连接关系是，
第一电感L1的第一端连接交流输入源AC的第一端，第一电感L1的第二端分别连接第一开关管Q1的漏极和第一二极管D1的阳极，第一开关管Q1的源极通过第一采样电阻Rcs连接第一续流二极管DB1的阳极，第一续流二极管DB1的阴极连接交流输入第二端；
第二电感L2的第一端连接交流输入源AC的第二端，第二电感L2的第二端分别连接第二开关管Q2的漏极和第二二极管D2的阳极，第二开关管Q2的源极通过第一采样电阻Rcs连接第二续流二极管DB2的阳极，第二续流二极管DB2的阴极连接交流输入第一端；输出电容Co的第一端分别连接第一二极管D1的阴极及第二二极管D2的阴极，其特征在于：
还包括两个电流阻断器，分别为第一电流阻断器和第二电流阻断器，第一电流阻断器串接在第一开关管Q1的源极与第一采样电阻Rcs之间，第二电流阻断器串接在第二开关管Q2的源极与第一采样电阻Rcs之间；两个电流阻断器与第一采样电阻Rcs的连接点连接输出电容Co的第二端；
在交流输入的工频正半周期，第二电流阻断器断开，第一电流阻断器导通，通过第一开关管Q1的通断控制，使第一电感L1的电流流入第一采样电阻Rcs的电流节点时无反向流出分支；
在交流输入的工频负半周期，第一电流阻断器断开，第二电流阻断器导通，通过第二开关管Q2的通断控制，使第二电感的L2的电流流入第一采样电阻Rcs的电流节点时无反向流出分支。


2.根据权利要求1所述的无桥PFC开关电源电路，其特征在于：所述电流阻断器为MOS管，两个电流阻断器分别为第三开关管Q3和第四开关管Q4，第三开关管Q3的源极连接第一开关管Q1的源极，第三开关管Q3的漏极连接第一采样电阻Rcs；第四开关管Q4的源极连接第二开关管Q2的源极，第四开关管Q4的漏极连接第一采样电阻Rcs。


3.根据权利要求2所述的无桥PFC开关电源电路，其特征在于：所述第三开关管Q3和第四开关管Q4，由电流阻断器的驱动电路来驱动，电流阻断器驱动电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和电流阻断器控制单元，第一电阻R1与第二电阻R2串联在交流输入第二端与地之间，第一电阻R1与第二电阻R2的串联连接点与电流阻断器控制单元的N线电压检测端Nsense连接；第三电阻R3与第四电阻R4串联在交流输入第一端与地之间，第一电阻R1与第二电阻R4的串联连接点与电流阻断器控制单元的L线电压检测端Lsense连接。


4.根据权利要求3所述的无桥PFC开关电源电...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙宪良，李健，
申请(专利权)人：广州金升阳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44