功率因数校正转换器与控制方法技术

本发明专利技术揭露一种功率因数校正转换器与控制方法。功率因数校正转换器包含电源转换模块、电容、第三切换单元与第四切换单元。电源转换模块包含第一开关、第二开关、第一切换单元、第二切换单元与电感。第一开关耦接一第一输入端。第二开关耦接一第二输入端。第一切换单元耦接一输出端与第一开关之间。第二切换单元耦接输出端与第二开关之间。电感耦接于第一与第二切换单元之间。电容耦接输出端。第三切换单元耦接于第二输入端与电容之间。第四切换单元耦接于第一输入端与电容之间。

【技术实现步骤摘要】
功率因数校正转换器与控制方法
本专利技术是有关于一种功率因数校正转换器，且特别是有关于一种具有低导通损失的功率因数校正转换器。
技术介绍
请参照图1A，图1A绘示一种已知的功率因数校正转换器100。如图1A所示，当开关SW1导通时，功率因数校正电感L11透过桥式整流器110储存能量；而当开关SW1关闭时，功率因数校正电感L11透过二极管D01对输出电容C01释放能量。简言之，功率因数校正电感L11在储存能量或是放能量时，都会有三个半导体元件(如：二极管)导通，导致功率因数校正转换器100的导通损失增加。请参照图1B，图1B绘示一种已知的无桥式功率因数校正转换器120。如图1B所示，在交流电源VAC为正时，开关SW12会持续导通，而开关SW11与二极管D11为选择性地导通。而在交流电压VAC为负时，开关SW11会持续导通，开关SW12与二极管D12为选择性地导通，此时，交流电压VAC与输出电压的两端之间存在了高频切换的交流信号，造成功率因数校正转换器120的共模杂讯变大。一般而言，会在交流电源VAC与功率因数校正转换器120之间设置一个电磁干扰滤波器来降低共模杂讯，但会增加整体的功率消耗并同时导致功率因数校正转换器120的导通损失增加。由此可见，上述现有的方式，显然仍存在不便与缺陷，而有待加以进一步改进。为了解决上述问题，相关领域莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的方式被发展完成。因此，如何能在功率因数校正转换器中同时降低导通损失以及共模杂讯，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前相关领域亟需改进的目标。
技术实现思路
为了解决上述的问题，本专利技术提供了一种功率因数校正转换器。功率因数校正转换器包含电源转换模块、输出电容、第三切换单元与第四切换单元。电源转换模块具有第一输入端、第二输入端与输出端，且第一输入端与第二输入端电性耦接于交流电源，电源转换模块包含第一开关、第二开关、第一切换单元、第二切换单元与功率因数校正电感。第一开关电性耦接第一输入端。第二开关电性耦接第二输入端。第一切换单元电性耦接输出端，并与第一开关电性耦接于第一电压节点。第二切换单元电性耦接输出端，并与第二开关电性耦接于第二电压节点。功率因数校正电感电性耦接于第一电压节点与第二电压节点之间。输出电容电性耦接输出端，并用以产生直流输出电压。第三切换单元电性耦接第二输入端与输出电容之间。一第四切换单元电性耦接于第一输入端与输出电容之间。根据本专利技术一实施例，其中前述的第一切换单元、第二切换单元、第三切换单元与第四切换单元包含开关元件。根据本专利技术一实施例，其中前述的第一切换单元与第二切换单元包含二极管。根据本专利技术一实施例，其中前述的第三切换单元与第四切换单元包含具有慢速反向恢复时间的二极管。根据本专利技术一实施例，其中前述的第一切换单元与第二切换单元包含具有迅速反向恢复时间的二极管，第三切换单元与第四切换单元包含具有慢速反向恢复时间的二极管，且第三与第四切换单元的反向恢复时间为第一与第二切换单元的反向恢复时间的两倍以上。根据本专利技术一实施例，其中前述的功率因数校正转换器还包含感测单元。感测单元电性串接输出电容。根据本专利技术一实施例，其中前述的功率因数校正转换器还包含感测单元。感测单元电性串接电性耦接于第一输入端与交流电源之间。根据本专利技术一实施例，其中前述的功率因数校正转换器还包含耦合电感与信号处理电路。耦合电感电性耦接功率因数校正电感。信号处理电路电性耦接耦合电感，用以侦测耦合电感上的一电流。根据本专利技术一实施例，其中前述的功率因数校正转换器还包含直流对直流转换器。直流对直流转换器电性耦接于前述的输出端，并用以调节该直流输出电压。根据本专利技术一实施例，其中前述的直流对直流转换器可为一LLC谐振转换器、一LC谐振转换器、一升压转换器、一降压转换器或一升降压转换器。根据本专利技术一实施例，其中前述的功率因数校正转换器还包含第一旁路二极管与第二旁路二极管。第一旁路二极管电性耦接于第一输入端与输出端之间。第二旁路二极管电性耦接于第二输入端与输出端之间。本专利技术的另一方面是在提供一种功率因数校正转换器。功率因数校正转换器包含多个电源转换模块、输出电容、第三切换单元与第四切换单元。每一电源转换模块具有第一输入端、第二输入端与输出端，且第一输入端与第二输入端电性耦接于交流电源，且多个电源转换模块的第一输入端相互耦接，多个电源转换模块的第二输入端相互耦接，多个电源转换模块的输出端相互耦接，多个电源转换模块中的每一者包含第一开关、第二开关、第一切换单元、第二切换单元与功率因数校正电感。第一开关电性耦接第一输入端。第二开关电性耦接第二输入端。第一切换单元电性耦接输出端，并与第一开关电性耦接于第一电压节点。第二切换单元电性耦接输出端，并与第二开关电性耦接于第二电压节点。功率因数校正电感电性耦接于第一电压节点与第二电压节点之间。输出电容电性耦接输出端，并用以产生直流输出电压。第三切换单元电性耦接第二输入端与输出电容之间。第四切换单元电性耦接于第一输入端与输出电容之间。本专利技术的另一方面是在提供一种功率因数校正转换器的控制方法，适用于控制上述各种功率因数校正转换器。控制方法包含下列步骤：在交流电源的正半周期间，互补性地导通第二开关与第二切换单元，导通第一开关与第三切换单元，并关闭第一切换单元与第四切换单元，借此调整直流输出电压；以及在交流电源的负半周期间，互补性地导通第一开关与第一切换单元，导通第二开关与第四切换单元，并关闭第二切换单元与第三切换单元，借此调整直流输出电压。根据本专利技术一实施例，其中前述的第三切换单元为具有慢速反向恢复时间的二极管，借此在第二切换单元关闭时，将输出电容的一端电性耦接至第二输入端。根据本专利技术一实施例，其中前述的第四切换单元为具有慢速反向恢复时间的二极管，借此在第一切换单元关闭时，将输出电容的一端电性耦接至第一输入端。根据本专利技术一实施例，其中前述的控制方法还包含：提供第一旁路二极管，将第一旁路二极管设置于第一输入端与输出端之间；以及提供第二旁路二极管，将第二旁路二极管设置于第二输入端与输出端之间，其中第一旁路二极管、第二旁路二极管、第三切换单元与第四切换单元形成一整流电路，借此在交流电源产生一浪涌电流时，对输出电容进行充电。综上所述，本专利技术的技术方案与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。通过上述技术方案，可达到相当的技术进步，并具有产业上的广泛利用价值，本专利技术透过多种操作模式的组合，达到低导通损失与低共模杂讯的优点。附图说明为让本专利技术的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：图1A绘示一种已知的功率因数校正转换器100；图1B绘示一种已知的无桥式功率因数校正转换器120；图2根据本专利技术的一实施例绘示一种功率因数校正转换器200；图3A至图3D是根据本专利技术的各实施例绘示图2的功率因数校正转换器200的各种操作模式的示意图；图4A根据本专利技术的一实施例绘示图2中功率因数校正转换器200的各个元件的相应操作波形图；图4B根据本专利技术的各实施例绘示功率因数校正电感L21的电流波形图；图5A根据本专利技术的另一实施例绘示一种功率因数校正转换器500的示意图；图5B绘示图5A中的功率因数校正转换器500操作于第一模式的示意图；图5C绘示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率因数校正转换器，其特征在于，包含：一电源转换模块，具有一第一输入端、一第二输入端与一输出端，且该第一输入端与该第二输入端电性耦接于一交流电源，该电源转换模块包含一第一开关、一第二开关、一第一切换单元、一第二切换单元以及一功率因数校正电感，该第一开关电性耦接该第一输入端，该第二开关电性耦接该第二输入端，该第一切换单元电性耦接该输出端并与该第一开关电性耦接于一第一电压节点，该第二切换单元电性耦接该输出端并与该第二开关电性耦接于一第二电压节点，该功率因数校正电感电性耦接于该第一电压节点与该第二电压节点之间；一输出电容，电性耦接该输出端，用以产生一直流输出电压；一第三切换单元，电性耦接于该第二输入端与该输出电容之间；以及一第四切换单元，电性耦接于该第一输入端与该输出电容之间。

【技术特征摘要】
1.一种功率因数校正转换器，其特征在于，包含：一电源转换模块，具有一第一输入端、一第二输入端与一输出端，且该第一输入端与该第二输入端电性耦接于一交流电源，该电源转换模块包含一第一开关、一第二开关、一第一切换单元、一第二切换单元以及一功率因数校正电感，该第一开关电性耦接该第一输入端，该第二开关电性耦接该第二输入端，该第一切换单元电性耦接该输出端并与该第一开关电性耦接于一第一电压节点，该第二切换单元电性耦接该输出端并与该第二开关电性耦接于一第二电压节点，该功率因数校正电感电性耦接于该第一电压节点与该第二电压节点之间；一输出电容，电性耦接该输出端，用以产生一直流输出电压；一第三切换单元，电性耦接于该第二输入端与该输出电容之间；以及一第四切换单元，电性耦接于该第一输入端与该输出电容之间，该第三切换单元与该第四切换单元包含一具有慢速反向恢复时间的二极管。2.根据权利要求1所述的功率因数校正转换器，其特征在于，该第一切换单元、该第二切换单元、该第三切换单元与该第四切换单元包含一开关元件。3.根据权利要求1所述的功率因数校正转换器，其特征在于，该第一切换单元与该第二切换单元包含一二极管。4.根据权利要求1所述的功率因数校正转换器，其特征在于，该第一切换单元与该第二切换单元包含一具有迅速反向恢复时间的二极管，该第三切换单元与该第四切换单元包含一具有慢速反向恢复时间的二极管，且该第三与该第四切换单元的反向恢复时间为该第一与该第二切换单元的反向恢复时间的两倍以上。5.根据权利要求1所述的功率因数校正转换器，其特征在于，还包含一感测单元，电性串接该输出电容。6.根据权利要求1所述的功率因数校正转换器，其特征在于，还包含一感测单元，电性耦接于该第一输入端与该交流电源之间。7.根据权利要求1所述的功率因数校正转换器，其特征在于，该电源转换模块还包含：一耦合电感，电性耦接该功率因数校正电感；以及一信号处理电路，电性耦接该耦合电感，用以侦测该耦合电感上的一电流。8.根据权利要求1所述的功率因数校正转换器，其特征在于，还包含：一直流对直流转换器，电性耦接于该输出端，用以调节该直流输出电压。9.根据权利要求8所述的功率因数校正转换器，其特征在于，该直流对直流转换器为一LLC谐振转换器、一LC谐振转换器、一升压转换器、一降压转换器或一升降压转换器。10.根据权利要求1至9任一项权利要求所述的功率因数校正转换器，其特征在于，还包含：一第一旁路二极管，电性耦接于该第一输入端与该输出端之间；以及一第二旁路二极管，电性耦接于该第二输入端与该输出端之间。11.一种功率因数校正转换器，其特征在于，包含：多个电源转换模块，每一电源转换模块具有一第一输入端、一第二输入端与一输出端，且该第一输入端与该第二输入端电性耦接于一交流电源，所述多个电源转换模块的该第一输入端相互耦接，所述多个电源转换模块的该第二输入端相互耦接，所述多个电源转换模块的该输出端相互耦接，所述多个电源转换模块中每一者包含一第一开关、一第二开关、一第一切换单元、一第二切换单元以及一功率因数校正电感，该第一开关电性耦接该第一输入端，该第二开关电性耦接该第二输入端，该第一切换单元电性耦接于该输出端并与该第一开关电性耦接于一第一电压节点，该第二切换单元电性耦接于该输出端并与该第二开关电性耦接于一第二电压节点，该功率因数校正电感电性耦接于该第一电压节点与该第二电压节点之间；一输出电容，电性耦接于该输出端，用以产生一直流输出电压；一第三切换单元，电性耦接于该第二输入端与该输出电...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶益青，言超，
申请(专利权)人：台达电子企业管理上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31