本公开提供了一种功率因数校正(PFC)电路、电源和制造功率变换器的方法。在一个实施例中，该PFC电路具有正输入端、输出端和接地端且包括：(1)串联耦合在正输入端和输出端之间的功率因数电感器，(2)配置成周期地连接该功率因数电感器到接地端的主开关，和(3)耦合至该功率因数电感器且配置成为该主开关提供零关断损耗的钳位电容器。
【技术实现步骤摘要】
本申请总的来说涉及AC-DC功率变换，并且，特别是，涉及在AC-DC变换器中使用的功率因数校正(PFC)电路。
技术介绍
AC-DC变换器通常包含有源PFC电路以将DC电压提供给AC-DC变换器的DC-DC变换级，且调整从该AC输入中得到的输入电流。典型地，有源PFC控制从AC输入中得到的输入电流使得该电流波形与AC输入电压波形，典型地是正弦波，成比例且基本上与其同相。 典型的PFC电路可以包括通常被称为PFC电感器的输入电感器、输出二极管和输出电容器。 也包含主电源开关以调节在输出电容器两端提供的输出电压。主电源开关可以通过促使输入电感器通过输出二极管且跨过输出电容器释放能量来调整输出电压。
技术实现思路
在一方面，本公开提供了具有正输入端、输出端和接地端的PFC电路。在一个实施例中，PFC电路包括(1)串联耦合在正输入端和输出端之间的功率因数电感器，⑵配置成周期地连接功率因数电感器到接地端的主开关，和(3)耦合到功率因数电感器且配置成为向主开关提供零关断损耗的钳位电容器。在另一方面，本公开提供了一种制造功率变换器的方法。在一个实施例中，该方法包括(1)在第一节点处连接功率因数电感器到输出二极管，(2)在该第一节点处连接钳位电容器到功率因数电感器和输出二极管，和( 在第一节点处将扼流电感器与主电源开关连接在一起，其中功率因数电感器是用于PFC电路的输入电感器，该PFC电路包括主电源开关和输出二极管，且该钳位二极管限制该主电源开关的关断电压。在又一方面，本公开提供了具有正输入端、输出端和接地端的电源。在一个实施例中，该电源包括(1)配置成接收AC功率且由此产生DC功率的动力源，(2)配置成接收并调整DC功率的PFC电路，该PFC电路具有以K)在正输入端处耦合到动力源且串联耦合在正输入端和输出端之间的功率因数电感器，(2B)配置成周期地连接该功率因数电感器至接地端的主开关和OC)耦合到该功率因数电感器且配置成为主开关提供零关断损耗的钳位电容器。附图说明参考结合附图作出的如下描述，其中图1示出了根据本公开的原理构造的AC-DC变换器的实施例的框图；图2示出了根据本公开的原理构造的PFC电路的实施例的示意图；图3是示出了图2的PFC电路的所选部件在该PFC电路的主开关的接通时的电压和电流特性随时间变化的曲线图；图4是示出了图2的PFC电路的所选部件在该PFC电路的主开关的关断时的电压和电流特性随时间变化的曲线图；图5示出了根据本公开的原理构造的AC-DC变换器的另一个实施例的示意图；图6示出了在图5的实施例中的变换器的第一和第二 PFC电路的用于主电源开关的驱动信号的例子的曲线图；以及图7示出了根据本公开的原理实现的制造PFC电路的实施例的流程图。 具体实施例方式本公开提供了在主开关上带有低或零电压开关(ZVS)的PFC电路。此外，所公开的PFC电路对于主开关具有零关断损耗或至少大约零关断损耗。除主开关之外，该PFC电路也包括用于在主开关被接通前消耗其源电容的辅助开关(例如，ZVS)。所公开的PFC电路也被配置成为该辅助开关提供零关断或大约零关断。ZVS和这里使用的零关断包括低或基本上ZVS以及低或基本上零关断。所提供的PFC电路提供如上描述的ZVS和零关断，同时与一些传统的PFC电路相比减少了使用的部件的数量。例如，与这里通过参考包括的美国专利申请第11/139162号的ZVS PFC电路相比，得到减少的多个部件同时仍提供ZVS并且也为主PFC电路开关和辅助开关提供零关断。除了使用较少的部件外，所提供的PFC电路可以在没有切换损耗不利结果的情况下实现更快的切换频率。所公开的PFC电路的配置和部件的选择在该PFC电路中提供较低电流。这样，可以使用进一步降低成本的低电流碳化硅(SiC) 二极管。通过使用没有切换损耗的PFC的较低导通阻抗(Rdson)，也可以通过PFC电路改进效率。因此，本公开提供了具有改进效率的 PFC电路，其包括用于ZVS和零关断功能的单一缓冲电路。图1示出了根据本公开的原理构造的AC-DC变换器100的实施例的框图。该变换器100包括整流器110、PFC电路120和DC-DC变换器130。本领域技术人员将会理解，该变换器100可以包括其它虽然没有被示出但在传统的AC-DC变换器中通常使用的部件。该整流器110被配置成接收AC输入并产生DC输出。该AC输入可以来自传统源例如壁装电源插座。该整流器110可以是传统的整流器。在一个实施例中，该整流器110 可以是全桥整流器。在另一实施例中，该整流器110可以是半桥整流器。该PFC电路120被配置成接收并调整由该整流器110产生的DC输出。在一个实施例中，该PFC电路120可以提高该整流器110的DC输出。该PFC电路120可以是单级电路或者可以是多级电路。例如，在一个实施例中，该PFC电路120可以被配置成如图2所示的PFC电路。在另一实施例中，该PFC电路120可以被配置成如图5所示的PFC电路。PFC电路120包括主电源开关和耦合至该主电源开关两端且配置成为该主电源开关提供ZVS的辅助开关。该PFC电路120进一步包括被配置成为主开关提供零关断损耗的钳位电容器。选择钳位电容器的类型和大小以为提供零关断损耗。例如，在一些实施例中，VCZ := JLZ. λ H等于或大于该PFC电路120的体电压(bulk voltage)，其可以为380伏。 \ Cz因此，钳位电容器Cz的典型值可以从2200皮法到0. 022微法。DC-DC变换器130从PFC电路120接收调整后的DC输出并将其变换为不同的DC 电压以提供该DC变换器输出。该DC-DC变换器130可以是传统的DC-DC变换器。在一个实施例中，DC-DC变换器130可以是谐振变换器。例如，DC-DC变换器130可以是LLC变换器。该DC-DC变换器130可以是单级或多级变换器。图2示出了根据本公开的原理构造的PFC电路200的实施例的示意图。该PFC 电路200包括正输入端202、输出端204和接地端206。该PFC电路200跨过正输入端202 和接地端206接收来自动力源的DC输入电压。该PFC电路200被配置成使用主电源开关 240 (Q)来提高DC输入电压并产生DC输出电压。PFC电路200的部件和配置被选择成为主开关240提供ZVS和零关断并且也为PFC电路200的辅助开关260提供零关断。除上述部件外，PFC电路200包括输入电感器210 (Lprc)、输出二极管220 (Dl)和输出电容器230 (Cout)。PFC电路200还包括扼流电感器250 (LZ)、辅助开关260 (Qaux)、钳位电容器270 (CZ)、放电二极管280 (D2)和导通二极管290 (D3)。PFC电路200进一步包括PFC 控制器四5，其被配置成产生控制信号以激活(S卩，接通)和去活(即，关断)主开关240和辅助开关沈0。因此，PFC控制器295可以包括用于PFC电路的传统控制器的功能且被配置成管理该主电源开关240和辅助开关沈0的操作，如结合图3和图4描述的那样。功率因数电感器210串联耦合在正输入端202和输出端204之间。主开关240被配置成通过来自PFC控制器四5的控制信号周期地本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种具有正输入端、输出端和接地端的功率因数校正电路，包括：串联耦合在所述正输入端和所述输出端之间的功率因数电感器；配置成周期地连接所述功率因数电感器到所述接地端的主开关；以及耦合至所述功率因数电感器且配置成为所述主开关提供零关断损耗的钳位电容器。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·杜姆伯，
申请(专利权)人：世系动力公司，
类型：发明
国别省市：US
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