无桥功率因数校正电路及断续模式控制方法技术

本发明专利技术公开了一种无桥功率因数校正电路，电网电压VAC经EMI滤波器的X电容CX加到无桥功率因数校正电路，无桥功率因数校正电路包括耦合电感T和控制电路模块M，耦合电感T作为无桥功率因数校正电路的输入；控制电路模块M根据检测电阻Rs1、检测电阻Rs2上的反馈电压以及输出电容Cd的输出电压实现对无桥功率因数校正电路的储能和释能的控制，以及实现对无桥功率因数校正电路的输入功率的控制。本发明专利技术还同时提供了利用上述无桥功率因数校正电路进行的断续模式控制方法：在电流减小的释能模式之后增加停止模式，停止模式持续的时间是随每一开关周期Tn内的耦合电感T电流增加的储能模式和电流减小的释能模式所持续时间变化而变化。电流减小的释能模式所持续时间变化而变化。电流减小的释能模式所持续时间变化而变化。

【技术实现步骤摘要】
无桥功率因数校正电路及断续模式控制方法


[0001]本专利技术涉及开关电源电力电子领域，尤其涉及一种无桥功率因数校正电路及控制方法。

技术介绍

[0002]随着开关电源功率增加，需要考虑开关电源对电网的影响，即功率因数问题，因此希望开关电源的功率因数尽可能提高；通常提高功率因数的方法是增加一级功率因数校正电路。升压功率因数校正电路通常是由二极管整流桥加升压电路构成。电网输入电流Iin经二极管整流桥，升压电感，升压二极管输出到输出电容和输出负载输出。电网输入电流Iin需经二极管整流桥的两个高压二极管，升压电感，升压高压二极管输出到输出电容，即在功率回路中，电网输入电流Iin需流经三个高压二极管。高压二极管的管压降大约1.3V左右。电网输入电流Iin在高压二极管上产生导通功耗Pd是电网输入电流Iin与高压二极管压降1.3V的乘积。显然随着输入电流Iin的增加，导通功耗增加。提高功率因数校正电路的效率，需要减少电网输入电流流Iin经高压二极管的个数，以及尽可能减小导通压降。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是提供一种功率因数校正电路以及控制方法，使得电网输入电流Iin仅仅经过一个升压高压二极管就完成功率校正功能。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种无桥功率因数校正电路，电网电压VAC经EMI滤波器的X电容CX加到无桥功率因数校正电路；
[0005]无桥功率因数校正电路包括耦合电感T(一副磁芯绕制的耦合电感T)和控制电路模块M，所述耦合电感T具有两相同匝数的绕组N1和N2，N1＝N2，但同名端相反；所述耦合电感T作为无桥功率因数校正电路的输入；N1绕组的同名端与X电容CX一端连接，N1绕组的非同名端分别与二极管D1的阳极、MOS管Q1的漏极相连；N2绕组的非同名端与X电容CX另一端连接，N2绕组的同名端分别与二极管D2的阳极、MOS管Q2的漏极相连；
[0006]二极管D1的阴极、二极管D2的阴极均与输出电容Cd的正端相连；MOS管Q1的源极串检测电阻Rs1后入地，MOS管Q2的源极串检测电阻Rs2后入地，输出电容Cd的负端入地；
[0007]输出电容Cd与负载Io相并联；
[0008]控制电路模块M根据检测电阻Rs1、检测电阻Rs2上的反馈电压以及输出电容Cd的输出电压实现对无桥功率因数校正电路的储能和释能的控制，以及实现对无桥功率因数校正电路的输入功率的控制。
[0009]作为本专利技术的无桥功率因数校正电路的改进：
[0010]控制电路模块M包括Cs1输入端、Cs2输入端、GND地端、Vo输入端、QD1输出端、QD2输出端；
[0011]MOS管Q1的源极和检测电阻Rs1的连接点与Cs1输入端相连，MOS管Q2的源极和检测电阻Rs2的连接点与Cs2输入端相连；
[0012]负载Io的正端为输出电压，输出电压直接与控制电路模块M的Vo输入端相连；
[0013]GND输入端接地；
[0014]输出端QD1与MOS管Q1的栅极相连；
[0015]输出端QD2与MOS管Q2的栅极相连。
[0016]即，MOS管Q1的栅极和MOS管Q2的栅极分别由控制电路模块M的输出QD1和QD2控制。控制电路模块M经Cs1，Cs2，Vo和GND输入端接收检测电阻Rs1和Rs2的反馈电压，以及输出电容Cd上的输出电压。
[0017]作为本专利技术的无桥功率因数校正电路的进一步改进：
[0018]控制电路模块M包括误差放大电路、脉宽计量电路、下降沿检测器、最小ton限值器、Dead_Time发生电路、ton发生器，比较器Ⅰ、逻辑或门Ⅰ、比较器Ⅱ、逻辑或门Ⅱ；
[0019]Vo输入端和内置的参考电平Vref与误差放大电路的输入端信号相连，误差放大电路的输出端、最小ton限值器、ton发生器依次信号相连；
[0020]Cs1输入端、Cs2输入端分别与脉宽计量电路的输入端信号相连，且Cs1输入端、Cs2输入端还分别与下降沿检测器的输入端信号相连，Dead_Time发生电路分别与最小ton限值器、脉宽计量电路、下降沿检测器、ton发生器信号相连；
[0021]GND输入端与比较器Ⅰ的正端相连，Cs1输入端与比较器Ⅰ的负端相连，比较器Ⅰ的输出端与逻辑或门Ⅰ输入端1相连；逻辑或门Ⅰ输出端与QD1相连；
[0022]GND输入端还与比较器Ⅱ的正端相连，Cs2输入端与比较器Ⅱ的负端相连，比较器Ⅱ的输出端与逻辑或门Ⅱ输入端1相连；逻辑或门Ⅱ输出端与QD2相连；
[0023]逻辑或门Ⅰ输入端2、逻辑或门Ⅱ输入端2均与ton发生器信号相连。
[0024]作为本专利技术的无桥功率因数校正电路的进一步改进：
[0025]控制电路模块M控制耦合电感T电流分别为以下3种模式：电流增加的储能模式，电流减小的释能模式和电流为零的停止模式；
[0026]在耦合电感T电流增加的储能模式和电流减小的释能模式期间，市电电网VAC向无桥功率因数校正电路输入能量；在停止模式期间，市电电网VAC向无桥功率因数校正电路输入能量为零。
[0027]本专利技术还同时提供了利用上述无桥功率因数校正电路进行的断续模式控制方法(自临界断续模式控制切换到断续模式控制的方法)：
[0028]在电流减小的释能模式之后增加停止模式，所述停止模式持续的时间是随每一开关周期Tn内的耦合电感T电流增加的储能模式和电流减小的释能模式所持续时间变化而变化。
[0029]作为本专利技术的断续模式控制方法的改进：
[0030]在一个开关周期Tn中有两个三角形分别对应临界断续电流三角波形ADE和断续电流三角波形ABC；
[0031]这两个三角形对应不同峰值电流的耦合电感的电流波形，在电流增加的储能模式期间，耦合电感T电流自零线性增加直至峰值Ipeak1或Ipeak2；在电流减小的释能模式期间，耦合电感T电流自峰值Ipeak1或Ipeak2线性减小直至为零；三角形ADE对应临界断续控制时的耦合电感T电流波形；而三角形ABC对应断续控制时的耦合电感T电流波形；开关周期Tn内的输入平均电流对应这三角形面积；由于ADE和ABC是两相似三角形，两三角形的面积
S
ABC
和S
ADE
对应的平均电流之比等于两峰值电流比平方：
[0032]因此，在每一开关周期Tn中，对ABC三角形电流波形而言，记录耦合电感T电流增加的储能模式和电流减小的释能模式持续时间，即，耦合电感T电流大于零持续时间，对应为Ton+off_2；电流减小的释能模式结束后进入停止模式，即，进入断续模式控制；在停止模式持续时间是Dead_Time，这持续时间是由公式(7)决定；当在停止模式持续时间达到公式(7)决定的持续时间，就进入下一个开关周期；
[0033]这样储能模式，释能模式和停止模式周而复始就能保证这断续模式控制的市电输入电流的THD小于10％；
[0034]Dead_Time＝(β
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.无桥功率因数校正电路，电网电压VAC经EMI滤波器的X电容CX加到无桥功率因数校正电路，其特征在于：无桥功率因数校正电路包括耦合电感T和控制电路模块M，所述耦合电感T具有两相同匝数的绕组N1和N2，N1＝N2，但同名端相反；所述耦合电感T作为无桥功率因数校正电路的输入；N1绕组的同名端与X电容CX一端连接，N1绕组的非同名端分别与二极管D1的阳极、MOS管Q1的漏极相连；N2绕组的非同名端与X电容CX另一端连接，N2绕组的同名端分别与二极管D2的阳极、MOS管Q2的漏极相连；二极管D1的阴极、二极管D2的阴极均与输出电容Cd的正端相连；MOS管Q1的源极串检测电阻Rs1后入地，MOS管Q2的源极串检测电阻Rs2后入地，输出电容Cd的负端入地；输出电容Cd与负载Io相并联；控制电路模块M根据检测电阻Rs1、检测电阻Rs2上的反馈电压以及输出电容Cd的输出电压实现对无桥功率因数校正电路的储能和释能的控制，以及实现对无桥功率因数校正电路的输入功率的控制。2.根据权利要求1所述的无桥功率因数校正电路，其特征在于：控制电路模块M包括Cs1输入端、Cs2输入端、GND地端、Vo输入端、QD1输出端、QD2输出端；MOS管Q1的源极和检测电阻Rs1的连接点与Cs1输入端相连，MOS管Q2的源极和检测电阻Rs2的连接点与Cs2输入端相连，负载Io的正端为输出电压，输出电压直接与控制电路模块M的Vo输入端相连；GND输入端接地；输出端QD1与MOS管Q1的栅极相连；输出端QD2与MOS管Q2的栅极相连。3.根据权利要求2所述的无桥功率因数校正电路，其特征在于：控制电路模块M包括误差放大电路、脉宽计量电路、下降沿检测器、最小ton限值器、Dead_Time发生电路、ton发生器，比较器Ⅰ、逻辑或门Ⅰ、比较器Ⅱ、逻辑或门Ⅱ；Vo输入端和内置的参考电平Vref与误差放大电路的输入端信号相连，误差放大电路的输出端、最小ton限值器、ton发生器依次信号相连；Cs1输入端、Cs2输入端分别与脉宽计量电路的输入端信号相连，且Cs1输入端、Cs2输入端还分别与下降沿检测器的输入端信号相连，Dead_Time发生电路分别与最小ton限值器、脉宽计量电路、下降沿检测器、ton发生器信号相连；GND输入端与比较器Ⅰ的正端相连，Cs1输入端与比较器Ⅰ的负端相连，比较器Ⅰ的输出端与逻辑或门Ⅰ输入端1相连；逻辑或门Ⅰ输出端与QD1相连；GND输入端还与比较器Ⅱ的正端相连，Cs2输入端与比较器Ⅱ的负端相连，比较器Ⅱ的输出端与逻辑或门Ⅱ输入端1相连；逻辑或门Ⅱ输出端与QD2相连；逻辑或门Ⅰ输入端2、逻辑或门Ⅱ输入端2均与ton发生器信号相连。4.根据权利要求3所述的无桥功率因数校正电路，其特征在于：控制电路模块M控制耦合电感T电流分别为以下3种模式：电流增加的储能模式，电流减小的释能模式和电流为零的停止模式；在耦合电感T电流增加的储能模式和电流减小的释能模式期间，市电电网VAC向无桥功

【专利技术属性】
技术研发人员：翁大丰，
申请(专利权)人：杭州欧佩捷科技有限公司，
类型：发明
国别省市：