一种图腾柱无桥功率因素校正电路制造技术

本发明专利技术公开了一种图腾柱无桥功率因数校正电路，包括具有第一、二开关管的开关管串联支路和具有第一、二整流二极管的整流二极管串联支路，还包括分别串联连接在所述第一开关管与负母线之间、所述第二开关管与正母线之间的两个串联二极管，以及分别并联连接在所述第一开关管和所述第二开关管的公共端与正、负母线之间的两个并联二极管，其中，与所述第一开关管对应的并联二极管的反向恢复时间小于所述第一开关管的反向恢复时间，与所述第二开关管对应的并联二极管的反向恢复时间小于所述第二开关管的反向恢复时间。由于并联二极管的反向恢复特性很好，反向恢复电流较小，不会对工作在CCM模式的图腾柱无桥PFC电路造成破坏。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及功率电子，特别是一种图腾柱无桥功率因素校正电路。
技术介绍
HIIftt^lfiil^iaK^lECTotem-pole bridgeless Power Factor Correction) 电路是一种能够同时实现高效率、高功率密度、还能减少共模噪声的拓扑。如图1所示，典 型的图腾柱无桥PFC电路包括串联的两个开关器件S1、S2和串联的两个整流二极管D1、D2， 并按照图1的方式连接。如果按照电流连续模式(CCM)进行工作，则一个开关器件关断后 另一开关器件紧接着导通。由于开关器件Si、S2的反向恢复时间比较长(开关器件的反向 恢复特性取决于开关器件中寄生的体二极管)，所以当一个开关器件在关断之后有较长时 间都处于反向恢复状态时，其所产生的反向恢复电流将会对刚开通的另一开关器件造成不 利影响。因此，图腾柱无桥PFC电路无法工作在CCM模式，而只能一直工作在电流非连续模 式(DCM)。
技术实现思路
本专利技术的主要目的就是针对现有技术的不足，提供一种图腾柱无桥PFC电路，解 决开关器件反向恢复时间长的问题，可实现图腾柱无桥PFC工作在电流连续模式。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案一种图腾柱无桥PFC电路，包括具有第一开关管和第二开关管的开关管串联支路以及 具有第一整流二极管和第二整流二极管的整流二极管串联支路，所述开关管串联支路的中 间节点通过电感支路连接交流电源的一端，所述整流二极管串联支路的中间节点连接交流 电源的另一端，所述开关管串联支路和所述整流二极管串联支路的两端分别接正、负母线， 其特征在于，所述PFC电路还包括分别串联连接在所述第一开关管与负母线之间、所述第 二开关管与正母线之间的两个串联二极管，以及分别并联连接在所述第一开关管和所述第 二开关管的公共端与正、负母线之间的两个并联二极管，其中，所述串联二极管的极性与所 述第一、第二开关管的体二极管的极性相反，与所述第一开关管对应的并联二极管的反向 恢复时间小于所述第一开关管的反向恢复时间，与所述第二开关管对应的并联二极管的反 向恢复时间小于所述第二开关管的反向恢复时间。优选地，所述PFC电路具有并联连接的多组开关管串联支路和电感支路。优选地，所述PFC电路具有并联连接的多组开关管串联支路、整流二极管串联支 路和电感支路。优选地，所述并联二极管为SiC 二极管、快恢复二极管或GaN 二极管。本专利技术有益的技术效果是由于串联二极管和并联二极管的存在，使得第一开关管和第二开关管关断后再次开通 时，只有并联二极管进行反向恢复，而由于并联二极管的反向恢复特性很好，反向恢复时间 小于开关管的反向恢复时间，反向恢复电流较小，不会对工作在CCM模式的图腾柱无桥PFC电路造成破坏。 附图说明图1为图腾柱无桥PFC电路拓扑图2为本专利技术一个实施例的图腾柱无桥PFC电路拓扑图； 图3为图腾柱无桥PFC电路的交错并联拓扑图； 图4为本专利技术另一个实施例的图腾柱无桥PFC电路拓扑图； 图5为图腾柱无桥PFC电路的并联拓扑图； 图6为本专利技术又一个实施例的图腾柱无桥PFC电路拓扑图。具体实施例方式以下通过实施例结合附图对本专利技术进行进一步的详细说明。请参阅图1，在一个实施例中，图腾柱无桥PFC电路包括具有第一开关管Sl和第二 开关管S2的开关管串联支路以及具有第一整流二极管Dl和第二整流二极管D2的整流二 极管串联支路，开关管串联支路的中间节点通过电感支路Ls连接交流电源的一端，整流二 极管串联支路的中间节点连接交流电源的另一端，开关管串联支路和整流二极管串联支路 的两端分别接正、负母线，正、负母线在输出端还并联连接有电容Cb和负载RL。与常规的图 腾柱无桥PFC电路不同，本实施例的PFC电路还包括分别串联连接在第一开关管Sl与负母 线之间、第二开关管S2与正母线之间的两个串联二极管D6、D4，以及分别并联连接在第一 开关管Sl和第二开关管S2的公共端与正、负母线之间的两个并联二极管D5、D3，其中，串 联二极管D6、D4的极性与第一、第二开关管的体二极管DS1、DS2的极性相反，与第一开关管 Sl对应的并联二极管D5的反向恢复时间小于第一开关管Sl的反向恢复时间(即小于其体 二极管DSl的反向恢复时间)，与第二开关管S2对应的并联二极管D3的反向恢复时间小于 第二开关管S2的反向恢复时间。所述并联二极管可以采用反向恢复特性很好的二极管，如SiC 二极管和快恢复二 极管，或是无反向恢复的二极管，如GaN 二极管。电路工作原理如下在交流输入电压Vac的正半周时，第二开关管S2 —直关闭；当第一开关管Sl开通时， 电流经过电感Ls、第一开关管Si、串联二极管D6、第一整流二极管D1，为电感Ls储能；当 第一开关管Sl关闭时，电流经过电感Ls、并联二极管D3、电容Cb、负载RL、第一整流二极管 D1，为负载提供能量；当第一开关管Sl再次开通时，电流再经过电感Ls、第一开关管Si、串 联二极管D6、第一整流二极管D1，为电感储能。因为串联二极管D4、第二开关管S2、第二开 关管的体二极管DS2截止，所以当第一开关管Sl开通时，只有并联二极管D3反向恢复，而 由于并联二极管D3的反向恢复特性很好，反向恢复时间短且反向恢复电流较小，电流流经 并联二极管D3为负载供电结束时，可以马上开通第一开关管Si，不会因为并联二极管D3的 反向恢复而对工作在CCM模式的图腾柱无桥PFC造成破坏。在交流输入电压Vac的负半周时，第一开关管Sl —直关闭；当第二开关管S2开通 时，电流经过第二整流二极管D2、串联二极管D4、第二开关管S2、电感Ls，为电感Ls储能； 当第二开关管S2关闭时，电流经过第二整流二极管D2、电容Cb、负载RL、并联二极管D5、电感Ls，为负载提供能量；当第二开关管S2再次开通时，电流再经过第二整流二极管D2、串联 二极管D4、第二开关管S2、电感Ls，为电感储能。因为串联二极管D6、第一开关管Si、第一 开关管的体二极管DSl截止，所以当第二开关管S2开通时，只有并联二极管D5反向恢复， 而由于并联二极管D5的反向恢复特性很好，反向恢复时间短且反向恢复电流较小，电流流 经并联二极管D5为负载供电结束时，可以马上开通第二开关管S2，不会因为并联二极管D5 的反向恢复而对工作在CCM模式的图腾柱无桥PFC造成破坏。如图3和图5所示，为了提高电源模块的功率密度，往往会采用交错并联或并联结 构的图腾柱无桥PFC电路。图4所示为另一个实施例，采用交错并联结构的图腾柱无桥PFC电路，包括并联连 接的两组开关管串联支路和电感支路。采用与第一个实施例完全类似的结构，针对图腾柱 无桥PFC电路中的两个开关管串联支路设置两组二极管串联二极管D12、D32、并联二极管 D13、D33，以及串联二极管D22、D42、并联二极管D23、D43，同样可以使交错并联的图腾柱无 桥PFC工作在CCM模式。图6所示为又一个实施例，为并联结构的图腾柱无桥PFC电路，包括并联连接的两 组开关管串联支路、整流二极管串联支路和电感支路。采用与第一个实施例完全类似的结 构，针对图腾柱无桥PFC电路中的两个开关管串联支路设置串联二极管D12、D22、D32、D42 和并联二极管D13、D23、D本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种图腾柱无桥功率因数校正电路，包括具有第一开关管、第二开关管的开关管串联支路和具有第一整流二极管、第二整流二极管的整流二极管串联支路，所述开关管串联支路的中间节点通过电感支路连接交流电源的一端，所述整流二极管串联支路的中间节点连接交流电源的另一端，所述开关管串联支路和所述整流二极管串联支路的两端均分别连接正、负母线，其特征在于，所述功率因数校正电路还包括分别串联连接在所述第一开关管与负母线之间、所述第二开关管与正母线之间的两个串联二极管，以及分别并联连接在所述第一开关管和所述第二开关管的公共端与正、负母线之间的两个并联二极管，其中，所述串联二极管的极性与所述第一、第二开关管的体二极管的极性相反，与所述第一开关管对应的并联二极管的反向恢复时间小于所述第一开关管的反向恢复时间，与所述第二开关管对应的并联二极管的反向恢复时间小于所述第二开关管的反向恢复时间。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：屈云生，首福俊，
申请(专利权)人：艾默生网络能源系统北美公司，
类型：发明
国别省市：US