【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电カ电子技木，尤其涉及ー种用于PFC电路的控制电路、控制方法以及含有该控制电路的电源系统。
技术介绍
当前，为了降低电カ电子装置频繁使用给电网造成的严重谐波污染，通常需要引入功率因数校正(PFC)电路，藉由PFC电路使输入电流谐波满足预设的谐波要求。此外，PFC电路的发展趋势也如同大部分的电源产品一祥，朝着高效率(High efficiency)，高功率密度(High power density)方向发展。以无桥PFC电路拓扑为例，该电路具有低通态损耗、低共模干扰以及元器件利用率高等诸多优点。例如，无桥PFC电路包括彼此并联连接的一第一桥臂和一第二桥臂，第一 桥臂由第一 MOSFET和第二 MOSFET构成，第二桥臂由第一ニ极管Dl和第二ニ极管D2构成。当第一桥臂中的第二 MOSFET关断，第一 MOSFET开通时，电感通过第一 MOSFET和第四MOSFET释放能量，电感电流也随之减小。之后，电感电流在某一时刻降低至零，并在该时刻之后电流反向。当第一 MOSFET关断后，第二 MOSFET的漏极与源极两端的电压(Vds)开始下降，若该电压下降到零的同时，控制第二 MOSFET开通，可实现该第二 MOSFET的零电压开通，降低开关损耗。然而，采用何种控制机制来实现上述零电压开通，降低电路中的开关损耗，是相关技术人员需要着手解决的ー项课题。此外，如何简单有效地对电感电流的过零点进行自动检测，也是设计人员亟待解决的任务。
技术实现思路
针对现有技术中的无桥PFC电路在降低开关损耗时所存在的上述缺陷，本专利技术提供了一种用于PFC电路的控制电路、控制...
【技术保护点】
一种用于功率因数校正电路的控制电路，所述功率因数校正电路包括一电感元件、一第一桥臂以及与所述第一桥臂并联连接的一第二桥臂，所述第一桥臂具有串联连接的一第一开关和一第二开关，该第一开关和该第二开关的共同节点经由所述电感元件耦接至一输入电压，其特征在于，所述控制电路包括：一零电流检测电路，包括：一极性检测电路，用以接收所述输入电压，并输出用以表征输入电压极性的一第一数字信号和一第二数字信号，所述第一数字信号和所述第二数字信号的电平相反；以及一信号转换电路，接收用以反映所述电感元件的感应电压的至少一感应信号、所述第一数字信号和所述第二数字信号，并产生一模拟信号；一反馈电路，用以接收所述模拟信号和一预设脉冲信号，并产生一驱动脉冲信号；以及一脉冲分配电路，用以根据所述第一数字信号和所述第二数字信号，将所述驱动脉冲信号分配至所述第一桥臂的第一开关和第二开关，以便所述第一开关或第二开关执行开通操作，其中，所述第一开关或所述第二开关在经历任一开关周期后，当流经所述电感元件的电流下降至一预设阈值时再执行下一开关周期的开通操作，并且第一开关或第二开关在每一开关周期中的开通时间相等。
【技术特征摘要】
1.一种用于功率因数校正电路的控制电路，所述功率因数校正电路包括一电感元件、一第一桥臂以及与所述第一桥臂并联连接的一第二桥臂，所述第一桥臂具有串联连接的一第一开关和一第二开关，该第一开关和该第二开关的共同节点经由所述电感元件耦接至一输入电压，其特征在于，所述控制电路包括 一零电流检测电路，包括 ー极性检测电路，用以接收所述输入电压，并输出用以表征输入电压极性的一第一数字信号和一第二数字信号，所述第一数字信号和所述第二数字信号的电平相反；以及 一信号转换电路，接收用以反映所述电感元件的感应电压的至少ー感应信号、所述第一数字信号和所述第二数字信号，并产生ー模拟信号； 一反馈电路，用以接收所述模拟信号和ー预设脉冲信号，并产生ー驱动脉冲信号；以及ー脉冲分配电路，用以根据所述第一数字信号和所述第二数字信号，将所述驱动脉冲信号分配至所述第一桥臂的第一开关和第二开关，以便所述第一开关或第二开关执行开通操作， 其中，所述第一开关或所述第二开关在经历任ー开关周期后，当流经所述电感元件的电流下降至一预设阈值时再执行下ー开关周期的开通操作，并且第一开关或第二开关在每ー开关周期中的开通时间相等。2.根据权利要求I所述的控制电路，其特征在于，所述极性检测电路包括 一第一运算放大器，具有一第一输入端、一第二输入端和ー输出端，其第一输入端和第ニ输入端分别连接至所述输入电压的两端，其输出端用以输出反映输入电压极性的ー电压信号; 一第一比较器，具有一第一输入端、一第二输入端和ー输出端，其第一输入端I禹接至所述第一运算放大器的输出端，其第二输入端耦接至一第一參考电压，其输出端用以输出所述第一数字信号；以及 一第一反相器，用以将所述第一数字信号转换为所述第二数字信号。3.根据权利要求I所述的控制电路，其特征在于，所述控制电路包括一第一辅助绕组和一第二辅助绕组，均耦合至所述电感元件，所述第一辅助绕组产生的一第一感应信号与所述第二辅助绕组产生的一第二感应信号的极性相反。4.根据权利要求3所述的控制电路，其特征在于，所述信号转换电路包括 一第一模拟开关，具有 一第一电阻，其一端连接至所述第一辅助绕组的第一端； 一第三ニ极管，其阳极连接至所述第一电阻的另一端，其阴极连接至所述信号转换电路的输出端以输出所述模拟信号；以及 一第一开关管，其第一端连接至所述第一电阻的另一端以及所述第三ニ极管的阳极，其第二端连接至接地端，其控制端用以接收所述第二数字信号；以及一第二模拟开关，具有 一第二电阻，其一端连接至所述第二辅助绕组的第一端，所述第二辅助绕组和第一辅助绕组各自的第二端连接至接地端； 一第四ニ极管，其阳极连接至所述第二电阻的另一端，其阴极连接至所述信号转换电路的输出端以输出所述模拟信号；以及一第二开关管，其第一端连接至所述第二电阻的另一端以及所述第四ニ极管的阳极，其第二端连接至接地端，其控制端用以接收所述第一数字信号。5.根据权利要求3所述的控制电路，其特征在于，所述信号转换电路包括 一第一模拟开关，具有 一第五电阻，其一端连接至所述第一辅助绕组的第一端； 一第三开关管，其第一端连接至所述第一辅助绕组的第一端，其第二端连接至一第七ニ极管的阳极，其控制端连接至所述第五电阻的另一端；以及 一第五开关管，其第一端连接至所述第五电阻的另一端和所述第三开关管的控制端，其第二端连接至接地端，其控制端用以接收所述第一数字信号；以及 一第二模拟开关，具有 一第六电阻，其一端连接至所述第二辅助绕组的第一端，所述第二辅助绕组和第一辅助绕组各自的第二端连接至接地端； 一第四开关管，其第一端连接至所述第二辅助绕组的第一端，其第二端连接至一第八ニ极管的阳极，其控制端连接至所述第六电阻的另一端；以及 一第六开关管，其第一端连接至所述第六电阻的另一端和所述第四开关管的控制端，其第二端连接至接地端，其控制端用以接收所述第二数字信号，第七ニ极管与第八ニ极管各自的阴极连接至所述信号转换电路的输出端以输出所述模拟信号。6.根据权利要求I所述的控制电路，其特征在于，所述控制电路包括一第三辅助绕组，耦合至所述电感元件，藉由所述第三辅助绕组所产生的一第三感应信号、所述第一数字信号和所述第二数字信号来产生所述模拟信号。7.根据权利要求6所述的控制电路，其特征在于，所述信号转换电路包括 一第一模拟开关，具有 一第七电阻，其一端连接至所述第三辅助绕组的第一端； 一第九ニ极管，其阳极连接至所述第七电阻的另一端，其阴极连接至所述信号转换电路的输出端以输出所述模拟信号；以及 一第七开关管，其第一端连接至所述第七电阻的另一端以及所述第九ニ极管的阳极，其第二端连接至接地端，其控制端用以接收所述第二数字信号；以及一第二模拟开关，具有 一第八电阻，其一端连接至所述第三辅助绕组的第二端； 一第十二极管，其阳极连接至所述第八电阻的另一端，其阴极连接至所述信号转换电路的输出端以输出所述模拟信号；以及 一第八开关管，其第一端连接至所述第八电阻的另一端以及所述第十二极管的阳极，其第二端连接至接地端，其控制端用以接收所述第一数字信号。8.根据权利要求I所述的控制电路，其特征在于，所述反馈电路包括 一第二运算放大器，具有一第一输入端、一第二输入端和ー输出端，其第一输入端用以接收所述功率因数控制电路的输出电压，其第二输入端耦接至一第二參考电压，其输出端输出ー差值放大信号； 一第二比较器，具有一第一输入端、一第二输入端和ー输出端，其第一输入端I禹接至所述第二运算放大器的输出端，其第二输入端用以接收ー锯齿波电压信号，其输出端输出所述预设脉冲信号；以及 一 RS触发器，具有ー预置端、一复位端和ー输出端，其预置端用以接收来自所述信号转换电路的所述模拟信号，其复位端用以接收来自第二比较器的所述预设脉冲信号，其输出端用以输出所述驱动脉冲信号。9.根据权利要求8所述的控制电路，其特征在于，所述反馈电路还包括一延迟电路，设置于所述信号转换电路与所述RS触发器之间，用以对所述模拟信号进行延迟，并将延迟后的所述模拟信号送至所述RS触发器的预置端。10.根据权利要求9所述的控制电路，其特征在于，所述反馈电路还包括一比较单元，设置于所述延迟电路与所述RS触发器之间，用以将延迟后的所述模拟信号转换为相应的数字延迟信号并送至所述RS触发器的预置端。11.根据权利要求I所述的控制电路，其特征在于，所述脉冲分配电路包括 一第一与门电路，具有一第一输入端、一第二输入端和ー输出端，其第一输入端用以接收所述第一数字信号，其第二输入端用以接收所述驱动脉冲信号，其输出端输出ー第一控制信号至所述第一桥臂的第一开关；以及 一第二与门电路，具有一第一输入端、一第二输入端和ー输出端，其第一输入端用以接收所述第二数字信号，其第二输入端用以接收所述驱动脉冲信号，其输出端输出ー第二控制信号至所述第一桥臂的第二开关。12.根据权利要求11所述的控制电路，其特征在于，当所述输入电压极性为正时，所述第一数字信号为低电平且所述第二数字信号为高电平；当所述输入电压极性为负时，所述第一数字信号为高电平且所述第二数字信号为低电平。13.ー种电源系统，其特征在于，所述电源系统包括 一功率因数校正电路，包括 一第一桥臂，包括串联连接的一第一开关和一第二开关，所述第一开关和第二开关的共同节点经由一电感元件耦接至ー输入电压的一端；以及 一第二桥臂，包括串联连接的一第三开关和一第四开关，所述第三开关和第四开关的共同节点耦接至所述输入电压的另一端；以及 ー控制电路，包括 一零电流检测电路，具有ー极性检测电路和一信号转换电路，其中，所述极性检测电路用以接收所述输入电压并输出用以表征输入电压极性的一第一数字信号和一第二数字信号，所述第一数字信号和所述第二数字信号的电平相反，所述信号转换电路接收用以反映所述电感元件的感应电压的至少ー感应信号、所述第一数字信号和所述第二数字信号并产生ー模拟信号； 一反馈电路，用以接收所述模拟信号和ー预设脉冲信号，并产生ー驱动脉冲信号；以及 ー脉冲分配电路，用以根据所述第一数字信号和所述第二数字信号，将所述驱动脉冲信号分配至所述第一桥臂的第一开关和第二开关，以便所述第一开关或第二开关执行开通操作， 其中，所述第一开关或所述第二开关在经历任ー开关周期后，当流经所述电感元件的电流下降至一预设阈值时再执行下ー开关周期的开通操作，并且第一开关或第二开关在每ー开关周期中的开通时间相等。14.根据权利要求13所述的电源系统，其特征在于，所述极性检测电路包括 一第一运算放大器，具有一第一输入端、一第二输入端和ー输出端，其第一输入端和第ニ输入端分别连接至所述输入电压的两端，其输出端用以输出反映输入电压极性的ー电压信号; 一第一比较器，具有一第一输入端、一第二输入端和ー输出端，其第一输入端I禹接至所述第一运算放大器的输出端，其第二输入端耦接至一第一參考电压，其输出端用以输出所述第一数字信号；以及 一第一反相器，用以将所述第一数字信号转换为所述第二数字信号。15.根据权利要求13所述的电源系统，其特征在于，所述控制电路包括一第一辅助绕组和ー第二辅助绕组，均耦合至所述电感元件，所述第一辅助绕组产生的一第一感应信号与所述第二辅助绕组产生的一第二感应信号的极性相反。16.根据权利要求13所述的电源系统，其特征在于，所述控制电路包括一第三辅助绕组，耦合至所述电感元件，藉由所述第三辅助绕组所产生的一第三感应信号、所述第一数字信号和所述第二数字信号来产生所述模拟信号。17.根据权利要求13所述的电源系统，其特征在于，所述反馈电路包括 一第二运算放大器，具有一第一输入端、一第二输入端和ー输出端，其第一输入端用以接收所述功率因数控制电路的输出电压，其第二输入端耦接至一第二參考电压，其输出端输出ー差值放大信号； 一第二比较器，具有一第一输入端、一第二输入端和ー输出端，其第一输入端I禹接至所述第二运算放大器的输出端，其第二输入端用以接收ー锯齿波电压信号，其输出端输出所述预设脉冲信号；以及 一 RS触发器，具有ー预置端、一复位端和ー输出端，其预置端用以接收来自所述信号转换电路的所述模拟信号，其复位端用以接收来自第二比较器的所述预设脉冲信号，其输出端用以输出所述驱动脉冲信号。18.根据权利要求13所述的电源系统，其特征在于，所述脉冲分配电路包括 一第一与门电路，具有一第一输入端、一第二输入端和ー输出端，其第一输入端用以接收所述第一数字信号，其第二输入端用以接收所述驱动脉冲信号，其输出端输出ー第一控制信号至所述第一桥臂的第一开关；以及 一第二与门电路，具有一第一输入端、一第二输入端和ー输出端，其第一输入端用以接收所述第二数字信号，其第二输入端用以接收所述驱动脉冲信号，其输出端输出ー第二控制信号至所述第一桥臂的第二开关。19.根据权利要求13所述的电源系统，其特征在于，所述第一桥臂中的第一开关和第ニ开关为快速恢复MOSFET，所述第二桥臂中的第三开关和第四开关为慢速恢复MOSFET。20.根据权利要求19所述的电源系统，其特征在于，所述第一开关和第二开关为宽禁带半导体型器件。21.根据权利要求20所述的电源系统，其特征在干，所述宽禁带半导体型器件为碳化硅或氮化镓。22.一种用于功率因数校正电路的控制方法，所述功率因数校正电路包括一电感元件、一第一桥臂以及与所述第一桥臂并联连接的一第二桥臂，所述第一桥臂具有串联连接的一第一开关和一第二开关，该第一开关和该第二开关的共同节点经由所述电感元件耦接至一输入电压，其特征在于，该控制方法包括以下步骤 (a)检测所述输入电压的极性，以输出表征所述输入电压极性的一第一数字信号和一第二数字信号； (b)根据反映所述电感元件的感应电压的至少ー感应信号、所述第一数字信号和所述第二数字信号，经由信号转换处理，产生ー模拟信号； (c)提供ー预设脉冲信号，根据所述模拟信号和所述预设脉冲信号，产生ー驱动脉冲信号；以及 (d)根据所述第一数字信号和所述第二数字信号，将所述驱动脉冲信号分配至所述第ー开关与所述第二开关，以便所述第一开关和所述第二开关其中之一执行开通操作。23.根据权利要求22所述的控制方法，其特征在于，所述第一开关或所述第二开关在经历任ー开关周期后，当流经所述电感元件的电流下降至一预设阈值时再执行下一开关周期的开通操作，并且第一开关或第二开关在每ー开关周期中的开通时间相等。24.根据权利要求22所述的控制方法，其特征在于，上述步骤a还包括 对所述输入电压进行差分放大，得到反映输入电压极性的ー电压信号； 将所述电压信号与一第一參考电压进行比较，得到并输出所述第一数字信号； 对所述第一数字信号进行反相处理，得到并输出所述第二数字信号。25.根据权利要求24所述的控制方法，其特征在于，当所述输入电压极性为正时，所述第一数字信号为ー低电平且所述第二数字信号为一高电平；当所述输入电压极性为负吋，所述第一数字信号为一高电平且所述第二数字信号为ー低电平。26.根据权利要求22所述的控制方法，其特征在于，藉由一第一辅助绕组和ー第二辅助绕组来产生相应的ー第一感应信号和一第二感应信号，所述第一辅助绕组和所述第二辅助绕组均耦合至所述电感元件，其中第一感应信号与第二感应信号的极性相反。27.根据权利要求22所述的控制方法，其特征在于，藉由一第三辅助绕组来产生相应的一第三感应信号，所述第三辅助绕组耦合至所述电感元件。28.根据权利要求22所述的控制方法，其特征在于，上述步骤c还包括 将所述功率因数控制电路的输出电压与一第二參考电压进行差分放大，以输出ー差值放大信号； 将所述差值放大信号与ー锯齿波电压信号进行比较，以输出所述预设脉冲信号；以及 将所述模拟信号和所述预设脉冲信号分别输入至一 RS触发器的预置端和复位端，藉由所述RS触发器输出所述驱动脉冲信号。29.根据权利要求28所述的控制方法，其特征在于，上述步骤c还包括 对所述模拟信号进行延迟处理，并将延迟后的所述模拟信号送至所述RS触发器的预置端。30.根据权利要求22所述的控制方法，其特征在于，上述步骤d还包括 对所述第一数字信号与所述驱动脉冲信号进行逻辑与操作，并将处理后的一第一控制信号送至所述第一开关的控制端；以及 对所述第二数字信号与所述驱动脉冲信号进行逻辑与操作，并将处理后的一第二控制信号送至所述第二开关的控制端，其中，藉由所述第一控制信号或所述第二控制信号相应地使所述第一开关或所述第二开关执行开通操作。31.一种用于功率因数校正电路的控制电路，所述功率因数校正电路包括一电感元件、一第一桥臂以及与所述第一桥臂并联连接的一第二桥臂，所述第一桥臂具有串联连接的一第一开关和一第二开关，该第一开关和该第二开关的共同节点经由所述电感元件耦接至一输入电压，其特征在于，所述控制电路包括 一零电流检测电路，包括 一边沿检测电路，用以接收反映所述电感元件的感应电压的至少ー感应信号，检测并输出所述感应信号中的上升沿或下降沿；以及 一使能电路，用以对所检测的上升沿或下降沿进行过滤，输出ー零电流检测信号； 一反馈电路，用以接收所述零电流检测信号和ー预设脉冲信号，并产生ー驱动脉冲信号；以及 ー脉冲分配电路，包括ー极性检测电路，所述极性检测电路接收所述输入电压，并输出用以表征输入电压极性的一第一数字信号和一第二数字信号，所述第一数字信号和所述第ニ数字信号的电平相反，其中，所述脉冲分配电路根据所述第一数字信号和所述第二数字信号将所接收的驱动脉冲信号分配至所述第一桥臂的第一开关和第二开关，以便所述第一开关或第二开关执行开通操作， 其中，所述第一开关或所述第二开关在经历任ー开关周期后，当流经所述电感元件的电流下降至一预设阈值时再执行下ー开关周期的开通操作，并且第一开关或第二开关在每ー开关周期中的开通时间相等。32.根据权利要求31所述的控制电路，其特征在于，所述控制电路包括一第一辅助绕组和ー第二辅助绕组，均耦合至所述电感元件，所述第一辅助绕组产生的一...
【专利技术属性】
技术研发人员：金红元，郭德胜，甘鸿坚，应建平，
申请(专利权)人：台达电子工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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