本公开提供了一种开关功率因数校正器和AC/DC转换器，其中，该开关功率因数校正器包括连接在第一交流输入端和第一直流输出端之间的第一升压电路，以及连接在第二交流输入端和第一直流输出端之间的第二升压电路，其中，该开关功率因数校正器在第一交流输入端和第二交流输入端之间接收的交流输入电压的正半周期中，第一升压电路工作且第二升压电路关断；在该交流输入电压的负半周期中，第二升压电路工作且第一升压电路关断，以在第一直流输出端和地之间提供稳定的直流输出电压。由此可实现无整流桥的功率因数校正，节省了交流整流桥的功率损耗，提高了功率因数，不仅降低了控制芯片的设计难度，而且提高了整体系统的集成度，同时有效降低其成本。同时有效降低其成本。同时有效降低其成本。
【技术实现步骤摘要】
开关功率因数校正器和AC/DC转换器
[0001]本公开涉及开关电源
，具体涉及一种开关功率因数校正器和AC/DC转换器。
技术介绍
[0002]在电力电子学中，AC/DC称为整流，DC/AC称为逆变，AC/AC称为交流变频变压，DC/DC称为直流/直流变换。值得关注的是在大部分用电设备中，电源直接来自交流电网，但几乎所有的电路都需要使用直流进行供电，因此上述上述AC/DC变换器成为众多电子产品的必需部分。为达到交流转直流的目的，人们设计了各种转换方法，其中最为简单且常用的是桥式整流电路，它被广泛应用于各种开关电源中。
[0003]220V交流电网经输入整流滤波后供给直流电，这是电力电子技术及电子仪器中应用极为广泛的一种基本整流技术。传统AC/DC变换器是由二极管桥式整流加电解电容滤波电路组成如图1所示。交流市电经二极管整流和大电容滤波后，得到较为平滑的直流电压，再由直流变换器进行DC/DC变换，就得到要求的输出电压。整流器
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电容滤波电路是一种非线性元件和储能元件的组合。大容量电容用于减小输出电压纹波，并可在系统掉电时为负载提供必要的储能。但由于输入整流电压仅在高于电容电压的瞬间对电容充电，所以输入电流呈尖峰脉冲状，还有大量谐波，如图2所示。大量的电流谐波分量倒流入电网，造成对电网的谐波污染，其结果导致用电设备产生噪声、误动作、过热甚至烧毁等事故发生；同时也增加了配电系统导线和变压器的损耗，还严重干扰各种无线电通信和雷达设备的正常工作。另一方面还会产生“二次效应”，即电流流过线路阻抗造成谐波电压降，反过来使电网也产生畸变。
[0004]解决谐波污染主要有两种方法：一是采用谐波补偿装置来补偿谐波，二是在电力电子电路内部引入功率因数校正(PFC)电路。采用PFC技术是积极的方法，能从根本上消除谐波源。
[0005]传统的单相有源功率因数校正电路(APFC)采用硅整流桥作为前级AC/DC变换器电路。系统的导通损耗包括两个整流二极管所带来的导通损耗。在大功率低压PFC应用中，全桥的通态损耗直接影响整机的工作效率。为了进一步提高原PFC整流器的性能，越来越多的研究者开始研究无整流桥的PFC电路拓扑。与传统的硅整流桥单相APFC相比，无整流桥拓扑的主电路只需要两个功率半导体器件随时形成电流电路，可以降低导通损耗，进一步提高效率。特别是在低压大电流的情况下，无桥电路具有更高的效率和更好的发展前景。
[0006]如图3a～图3c所示，现代无整流桥功率因数校正技术的几种主要技术分别是：1)传统无整流桥BOOST功率因数校正电路(图3a所示)；2)共漏极双向开关式无整流桥功率因数校正电路(图3b所示)；3)图腾柱式无整流桥功率因数校正电路(图3c所示)等等，而这些电路的主要缺点是：(1)只能运行在断续电流模式(DCM)转换功率受到限制；(2)共模和差模干扰大；(3)转换效率低；(4)控制复杂，取样困难；(5)电路复杂，使用元器件太多，(6)制作成本高。所以，有必要对其进行深入研究并提出新的方法加以改进。
技术实现思路
[0007]为了解决上述技术问题，本公开提供了一种开关功率因数校正器和AC/DC转换器，可以节省交流整流桥的功率损耗，提高功率因数，不仅降低了控制芯片的设计难度，而且提高了整体系统的集成度，同时有效降低其成本。
[0008]一方面本公开提供了一种开关功率因数校正器，包括：
[0009]第一升压电路，连接在第一交流输入端和第一直流输出端之间；以及
[0010]第二升压电路，连接在第二交流输入端和第一直流输出端之间，
[0011]其中，该开关功率因数校正器在第一交流输入端和第二交流输入端之间接收交流输入电压，在第一直流输出端和地之间提供直流输出电压，
[0012]在该交流输入电压的正半周期中，该第一升压电路工作且第二升压电路关断，
[0013]在该交流输入电压的负半周期中，该第二升压电路工作且第一升压电路关断。
[0014]优选地，前述的第一升压电路包括：
[0015]第一电感和第一二极管，串联连接在第一交流输入端和第一直流输出端之间，该第一电感的第二端与第一二极管的阳极相连接；
[0016]第一开关管和第二开关管，该第一开关管连接在前述第一电感的第二端和地之间，该第二开关管连接在第二交流输入端和地之间。
[0017]优选地，前述的第二升压电路包括：
[0018]第二电感和第二二极管，串联连接在第二交流输入端和第一直流输出端之间，该第二电感的第二端与第二二极管的阳极相连接；
[0019]第三开关管和第四开关管，该第三开关管连接在前述第二电感的第二端和地之间，该第四开关管连接在第一交流输入端和地之间。
[0020]优选地，前述的第一开关管经由第一检测电阻接地，在前述第一升压电路工作时，该第一检测电阻提供流经前述第一电感的第一电感电流信号。
[0021]优选地，前述的第三开关管经由第二检测电阻接地，在前述第二升压电路工作时，该第二检测电阻提供流经前述第二电感的第二电感电流信号。
[0022]优选地，前述的第一开关管和第三开关管经由公共的检测电阻接地，在前述第一升压电路工作时，该检测电阻提供流经前述第一电感的第一电感电流信号，在前述第二升压电路工作时，该检测电阻提供流经前述第二电感的第二电感电流信号。
[0023]优选地，前述的开关功率因数校正器还包括：
[0024]输入电容，该输入电容连接在第一交流输入端与第二交流输入端之间，被配置为对前述的交流输入电压进行高频滤波；
[0025]输出电容，该输出电容连接在第一直流输出端与地之间。
[0026]优选地，前述的开关功率因数校正器还包括：
[0027]控制电路，被配置为根据检测信号、前述第一/第二电感电流信号和采样前述直流输出电压的反馈电压生成开关控制信号，并通过对该开关控制信号的处理生成第一控制信号、第二控制信号、第三控制信号和第四控制信号，以对应依次提供至前述第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管的控制端，
[0028]该检测信号用以表征前述的交流输入电压工作的正负半周期状态。
[0029]优选地，前述的控制电路包括：
[0030]检测单元，耦合连接在前述的第一交流输入端和第二交流输入端，输出前述的检测信号；
[0031]输出反馈单元，被配置为采样前述的直流输出电压，通过分压生成前述的反馈电压；
[0032]运算放大器，该运算放大器的正输入端接入预设的参考电压，负输入端连接前述的输出反馈单元，接入前述的反馈电压，输出端提供第一电压信号；
[0033]第一比较器，该第一比较器的同相输入端接入前述的第一电压信号，反相输入端通过前述的检测电阻连接至地，以获得前述的电流感测信号，输出端提供第二电压信号；
[0034]逻辑控制单元，被配置为根据前述的检测信号和前述的第二电压信号生成前述的开关控制信号；
[0035]驱动器，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种开关功率因数校正器，包括：第一升压电路，连接在第一交流输入端和第一直流输出端之间；以及第二升压电路，连接在第二交流输入端和所述第一直流输出端之间，其中，所述开关功率因数校正器在所述第一交流输入端和所述第二交流输入端之间接收交流输入电压，在所述第一直流输出端和地之间提供直流输出电压，在所述交流输入电压的正半周期中，所述第一升压电路工作，所述第二升压电路关断，在所述交流输入电压的负半周期中，所述第二升压电路工作，所述第一升压电路关断。2.根据权利要求1所述的开关功率因数校正器，其中，所述第一升压电路包括：第一电感和第一二极管，串联连接在所述第一交流输入端和所述第一直流输出端之间，所述第一电感的第二端与所述第一二极管的阳极相连接；第一开关管和第二开关管，所述第一开关管连接在所述第一电感的第二端和地之间，所述第二开关管连接在所述第二交流输入端和地之间。3.根据权利要求2所述的开关功率因数校正器，其中，所述第二升压电路包括：第二电感和第二二极管，串联连接在所述第二交流输入端和所述第一直流输出端之间，所述第二电感的第二端与所述第二二极管的阳极相连接；第三开关管和第四开关管，所述第三开关管连接在所述第二电感的第二端和地之间，所述第四开关管连接在所述第一交流输入端和地之间。4.根据权利要求3所述的开关功率因数校正器，其中，所述第一开关管经由第一检测电阻接地，在所述第一升压电路工作时，所述第一检测电阻提供流经所述第一电感的第一电感电流信号。5.根据权利要求3所述的开关功率因数校正器，其中，所述第三开关管经由第二检测电阻接地，在所述第二升压电路工作时，所述第二检测电阻提供流经所述第二电感的第二电感电流信号。6.根据权利要求3所述的开关功率因数校正器，其中，所述第一开关管和所述第三开关管经由公共的检测电阻接地，在所述第一升压电路工作时，所述检测电阻提供流经所述第一电感的第一电感电流信号，在所述第二升压电路工作时，所述检测电阻提供流经所述第二电感的第二电感电流信号。7.根据权利要求6所述的开关功率因数校正器，其中，还包括：输入电容，所述输入电容连接在所述第一交流输入端与所述第二交流输入端之间，被配置为对所述交流输入电压进行高频滤波；输出电容，所述输出电容连接在所述第一直流输出端与地之间。8.根据权利要求7所述的开关功率因数校正器，其中，还包括：控制电路，被配置为根据检测信号、所述第一/第二电感电流信号和采样所述直流输出电压的反馈电压生成开关控制信号，并通过对所述开关控制信号的处理生成第一控制信号、第二控制信号、第三控制信号和第四控制信号，以对应依次提供至所述第一开关管、第二开关管、第三开关管和所述第四开关管的控制端，所述检测信号用以表征所述交流输入电压工作的正负半周期状态。9.根据权利要求8所述的开关功率因数校正器，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：江辉华，甘戈，李瑛，吴晓虎，
申请(专利权)人：钰泰半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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