具有单一电感元件的无桥式功率因数校正器及其操作方法技术

一种具有单一电感元件的无桥式功率因数校正器及其操作方法，具有单一电感元件的无桥式功率因数校正器电性连接于一交流电源。该无桥式功率因数校正器包含一电感元件、一第一开关、一第二开关、一第一二极管、一第二二极管、一电容、一第一整流二极管以及一第二整流二极管。该电感元件电性连接于该第一开关与该第二开关之间。其中，当该交流电源为正半周或负半周时，该第一开关与该第二开关分别由一第一控制信号与一第二控制信号控制为导通或截止，以对该交流电源提供功率因数校正。此外，本发明专利技术还提供一种具有单一电感元件的无桥式功率因数校正器的操作方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种无桥式功率因数校正器及其操作方法，尤其涉及一种。
技术介绍
功率因数校正(power factor correction, PFC)电路是目前广泛运用于电子装置中的一种电源转换电路，其可以改善交流电源，使得电压与电流能尽量成为同相位的状态。功率因数校正(PFC)可以表示电子产品对电能的利用效率:功率因数越高，说明电能的利用效率越高，反之亦然。因此，电子产品中通常导入功率因数校正器，如此可大大地提高对电能的利用效率。请参见图1，为现有技术全桥式功率因数校正器的电路图。由于升压型功率因数校正器(boost PFC)可以用单级电路达成高功因与低谐波的效果，因此最常做为功因校正使用。该升压型功率因数校正器是由一桥式整流器12A、一电感13A、一开关14A、一二极管15A、一电阻16A以及一电容17A所组成。该升压型功率因数校正器电性连接一外部交流电源10A，并通常利用一功率因数校正控制器(未图示)，取得该外部交流电源10A的输入电流与输入电压，以控制该开关14A，并利用高频切换该开关14A，使得输入电流的相位追随输入电压，而达到高功率因数的目的。此外，该外部交流电源10A与该升压型功率因数校正器之间，亦可电性连接一电磁干扰滤波器11A，以消除该外部交流电源10A的噪声。传统的升压型功率因数校正器中，该桥式整流器12A的桥式二极管(bridgediode)所产生的功率消耗通常占整体转换损失较高比例，因此导致降低转换效率。请参见图2，为现有`技术无桥式功率因数校正器的电路图。该无桥式功率因数校正器的电路图包含一第一电感231A、一第二电感232A、一第一开关241A、一第二开关242A、一第一二极管251A、一第二二极管252A、一电阻26A、一电容27A、一第一整流二极管281A、一第二整流二极管282A、一第一旁路二极管29_1A以及一第二旁路二极管29_2A。该无桥式功率因数校正器电性连接一外部交流电源20A，并通常利用一功率因数校正控制器(未图示)，取得该外部交流电源20A的输入电流与输入电压，以控制该第一开关241A与该第二开关242A，并利用高频切换该第一开关241A与该第二开关242A，使得输入电流的相位追随输入电压，而达到高功率因数的目的。此外，该外部交流电源20A与该无桥式功率因数校正器之间，亦可电性连接一电磁干扰滤波器21A，以消除该外部交流电源20A的噪声。由于传统无桥式功率因数校正器采用两个电感元件(亦即该第一电感231A与该第二电感232A)做为当外部交流电源20A为正、负半周时能量转换(储能与释能)之用，并且一电感负责正半周的操作，另一电感则负责负半周的操作，亦即，无论在正半周或负半周供电时，其中一电感则为闲置(idle)状况，如此将使得电感元件的利用率低。再者，由于电感(choke)本身的特性(铁心、绕线…等)，通常所占空间需要较大。因此，如何设计出一种，利用单一电感元件提供储能与释能的操作，以提供输入电源的功率因数校正，并达到降低损失提闻转换效率、节省电感兀件所占体积空间，并且提闻电感兀件利用率的功效，乃为本专利技术所欲行克服并加以解决的一大课题。
技术实现思路
本专利技术的一目的在于提供一种具有单一电感元件的无桥式功率因数校正器，以克服现有技术的问题。该具有单一电感元件的无桥式功率因数校正器电性连接于一交流电源。该无桥式功率因数校正器包含一电感元件、一第一开关、一第二开关、一第一二极管、一第二二极管、一电容、一第一整流二极管以及一第二整流二极管。该电感元件具有一第一端与一第二端。该第一开关具有一第一端与一第二端，该第一端连接该交流电源的一第一端，该第二端连接该电感元件的该第一端。该第二开关具有一第一端与一第二端，该第一端连接该交流电源的一第二端，该第二端连接该电感元件的该第二端。该第一二极管具有一阳极与一阴极，该阳极连接该电感元件的该第一端。该第二二极管具有一阳极与一阴极，该阳极连接该电感元件的该第二端，该阴极连接该第一二极管的该阴极。该电容具有一第一端与一第二端，该第一端连接该第一二极管的该阴极，该第二端连接一接地点。该第一整流二极管具有一阳极与一阴极，该阳极连接该电容的该第二端，该阴极连接该第一开关的该第一端。该第二整流二极管具有一阳极与一阴极，该阳极连接该电容的该第二端，该阴极连接该第二开关的该第一端。其中，当该交流电源为正半周或负半周时，该第一开关与该第二开关分别由一第一控制信号与一第二控制信号控制为导通或截止，以对该交流电源提供功率因数校正。本专利技术的另一目的在于提供一种具有单一电感元件的无桥式功率因数校正器的操作方法，以克服现有技术的问题。该无桥式功率因数校正器电性连接于一交流电源。该操作方式的步骤包含(a)提供一电感兀件，具有一第一端与一第二端；(b)提供一第一开关与一第二开关，该第一开关具有一第一端与一第二端，该第一端连接该交流电源的一第一端，该第二端连接该电感元件的该第一端，该第二开关具有一第一端与一第二端，该第一端连接该交流电源的一第二端，该第二端连接该电感元件的该第二端；(C)提供一第一二极管与一第二二极管，该第一二极管具有一阳极与一阴极，该阳极连接该电感元件的该第一端，该第二二极管具有一阳极与一阴极，该阳极连接该电感元件的该第二端，该阴极连接该第一二极管的该阴极；(d)提供一电容，具有一第一端与一第二端，该第一端连接该第一二极管的该阴极，该第二端连接一接地点；(e)提供一第一整流二极管与一第二整流二极管，该第一整流二极管具有一阳极与一阴极，该阳极连接该电容的该第二端，该阴极连接该第一开关的该第一端，该第二整流二极管具有一阳极与一阴极，该阳极连接该电容的该第二端，该阴极连接该第二开关的该第一端；(f)当该交流电源为正半周或负半周时，该第一开关与该第二开关分别由一第一控制信号与一第二控制信号控制为导通或截止，以对该交流电源提供功率因数校正。以下结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细描述，但不作为对本专利技术的限定。【附图说明】图1为现有技术全桥式功率因数校正器的电路图；图2为现有技术无桥式功率因数校正器的电路图；图3为本专利技术具单一电感元件的无桥式功率因数校正器的电路图；图4A为本专利技术该无桥式功率因数校正器操作于交流电源为正半周并且电感元件为储能操作时的电路图；图4B为本专利技术该无桥式功率因数校正器操作于交流电源为正半周并且电感元件为释能操作时的电路图；图5A为本专利技术该无桥式功率因数校正器操作于交流电源为负半周并且电感元件为储能操作时的电路图；图5B为本专利技术该无桥式功率因数校正器操作于交流电源为负半周并且电感元件为释能操作时的电路图 '及图6为本专利技术该无桥式功率因数校正器操作方法的流程图。其中，附图标记现有技术IOA 外部交流电源IlA 电磁干扰滤波器12A 桥式整流器13A电感14A 开关15A二极管16A 电阻17A电容20A 外部交流电源21A 电磁干扰滤波器23_1A 第一电感23_2A 第二电感24_1A 第一开关24_2A 第二开关25_1A 第一二极管25_2A 第二二极管26A电阻27A电容28_1A 第一整流二极管28_2A 第二整流二极管29_1A 第一旁路二极管29_2A 第二旁路二极管本专利技术Vac交流电源Lp电感元件S本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有单一电感元件的无桥式功率因数校正器，电性连接于一交流电源，其特征在于，该无桥式功率因数校正器包含：一电感元件，具有一第一端与一第二端；一第一开关，具有一第一端与一第二端，该第一端连接该交流电源的一第一端，该第二端连接该电感元件的该第一端；一第二开关，具有一第一端与一第二端，该第一端连接该交流电源的一第二端，该第二端连接该电感元件的该第二端；一第一二极管，具有一阳极与一阴极，该阳极连接该电感元件的该第一端；一第二二极管，具有一阳极与一阴极，该阳极连接该电感元件的该第二端，该阴极连接该第一二极管的该阴极；一电容，具有一第一端与一第二端，该第一端连接该第一二极管的该阴极，该第二端连接一接地点；一第一整流二极管，具有一阳极与一阴极，该阳极连接该电容的该第二端，该阴极连接该第一开关的该第一端；及一第二整流二极管，具有一阳极与一阴极，该阳极连接该电容的该第二端，该阴极连接该第二开关的该第一端；其中，当该交流电源为正半周或负半周时，该第一开关与该第二开关分别由一第一控制信号与一第二控制信号控制为导通或截止，以对该交流电源提供功率因数校正。

【技术特征摘要】
1.一种具有单一电感元件的无桥式功率因数校正器，电性连接于一交流电源，其特征在于，该无桥式功率因数校正器包含: 一电感兀件，具有一第一端与一第二端； 一第一开关，具有一第一端与一第二端，该第一端连接该交流电源的一第一端，该第二端连接该电感元件的该第一端； 一第二开关，具有一第一端与一第二端，该第一端连接该交流电源的一第二端，该第二端连接该电感元件的该第二端； 一第一二极管，具有一阳极与一阴极，该阳极连接该电感兀件的该第一端； 一第二二极管，具有一阳极与一阴极，该阳极连接该电感元件的该第二端，该阴极连接该第一二极管的该阴极； 一电容，具有一第一端与一第二端，该第一端连接该第一二极管的该阴极，该第二端连接一接地点； 一第一整流二极管，具有一阳极与一阴极，该阳极连接该电容的该第二端，该阴极连接该第一开关的该第一端；及 一第二整流二极管，具有一阳极与一阴极，该阳极连接该电容的该第二端，该阴极连接该第二开关的该第一端； 其中，当该交流电源为正半周或负半周时，该第一开关与该第二开关分别由一第一控制信号与一第二控制信号控制为导通或截止，以对该交流电源提供功率因数校正。2.根据权利要求1所述的无桥式功率因数校正器，其特征在于，该无桥式功率因数校正器还包含一控制单元，以产生该第一控制信号与该第二控制信号。`3.根据权利要求2所述的无桥式功率因数校正器，其特征在于，当该交流电源为正半周，并且该电感元件为储能操作时，该控制单元切换该第一开关与该第二开关，使得该交流电源通过一正半周储能回路对该电感元件储能，其中该正半周储能回路依序由该交流电源、该第一开关、该电感元件、该第二开关、再回到该交流电源所构成。4.根据权利要求2所述的无桥式功率因数校正器，其特征在于，当该交流电源为正半周，并且该电感元件为释能操作时，该控制单元切换该第一开关并且截止该第二开关，使得该电感元件通过一正半周释能回路将所储存的能量提供至后端输出，其中该正半周释能回路依序由该电感元件、该第二二极管、该电容、该第二整流二极管、该交流电源、该第一开关、再回到该电感元件所构成。5.根据权利要求2所述的无桥式功率因数校正器，其特征在于，当该交流电源为负半周，并且该电感元件为储能操作时，该控制单元切换该第一开关与该第二开关，使得该交流电源通过一负半周储能回路对该电感元件储能，其中，该负半周储能回路依序由该交流电源、该第二开关、该电感元件、该第一开关、再回到该交流电源所构成。6.根据权利要求2所述的无桥式功率因数校正器，其特征在于，当该交流电源为负半周，并且该电感元件为释能操作时，该控制单元切换该第二开关并且截止该第一开关，使得该电感元件通过一负半周释能回路将所储存的能量提供至后端输出，其中，该负半周释能回路依序由该电感元件、该第一二极管、该电容、该第一整流二极管、该交流电源、该第二开关、再回到该电感元件所构成。7.根据权利要求1所述的无桥式功率因数校正器，其特征在于，该无桥式功率因数校正器还包含: 一第一旁路二极管，具有一阳极与一阴极，该阳极连接该第一开关的该第一端，该阴极连接该电容的该第一端，以提供该第一开关、该第一二极管、该第一整流二极管以及该电感元件的过电压保护 '及 一第二旁路二极管，具有一阳极与一阴极，该阳极连接该第二开关的该第一端，该阴极连接该电容的该第一端，以提供该第二开关、该第二二极管、该第二整流二极管以及该电感元件的过电压保护。8.根据权利要求1所述的无桥式功率因数校正器，其特征在于，该无桥式功率因数校正器与该交流电源之间电性连接一电磁干扰滤波器，以消除该交流电源的噪声。9.根据权利要求1所述的无桥式功率因数校正器，其特征在于，该第一开关与该第二开关为一金属氧化物半导体场效晶体管、一双载子接面晶体管或一绝缘栅双极晶体管。10.一种具有单一电感元件的无桥式功率因数校正器的操作方法，该无桥式功率因数校正器电性连接于一交流电源，其特征在于，该操作方式的步...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹列中，颜嘉贤，
申请(专利权)人：群光电能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：台湾;71