一种功率因数校正电路及其控制装置和控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种功率因数校正电路，涉及开关电源电力电子领域，该电路包括升压电感、第一整流电路、第一检测电路、第二检测电路、第二整流电路和滤波电路，第一整流电路在接收由外部控制器输出的控制信号时导通或关断以控制功率因数校正电路工作在临界模式，控制信号由外部控制器在接收到第一检测电路输出的第一电平或第二检测电路输出的第二电平输出；第一整流电路和第二整流电路用于将从交流输电网输出的交流电压转换为脉动直流电压；滤波电路用于过滤脉动直流电压中的交流电压。该电路结构简单，高效可靠，可以有效控制功率因数校正电路工作在临界模式。本发明专利技术还公开一种功率因数校正电路的控制装置和方法。

【技术实现步骤摘要】
一种功率因数校正电路及其控制装置和控制方法
本专利技术涉及开关电源电力电子领域，尤其涉及一种功率因数校正电路、控制装置及方法。
技术介绍
针对目前超高效的一次模块，前级往往采用图腾柱无桥PFC(PowerFactorCorrection，即功率因数校正)电路对输入AC电流进行整形，使输入电流为与输入电压同相位的近似正弦波以达到输入功率接近1的可能。传统的图腾柱无桥PFC电路如图1所示，通常采用临界控制模式或者连续控制模式。连续控制模式对晶体管特征要求较高，Si-MOS的反向恢复无法可靠实现连续控制模式，只能采用GAN、SIC等第三代半导体器件，但第三代半导体器件因使用规格不大、成本高、可靠性存疑等问题无法批量使用。临界控制模式是在电感电流无限接近零时关断晶体管，电流继续流经晶体管的体二极管，利用晶休管的体二极管的反向恢复特性实现软开关，然而由于流经晶体管体二极管的反向恢复是不可控的，使得难以控制图腾柱无桥PFC电路工作在临界模式。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种功率因数校正电路，其通过第一整流电路在接收由外部控制器输出的控制信号时导通或关断以控制功率因数校正电路工作在临界模式，该控制信号由外部控制器根据第一检测电路输出的第一电平或第二检测电路输出的第二电平得到，可以有效控制功率因数校正电路工作在临界模式。本专利技术的目的之一采用以下技术方案实现：一种功率因数校正电路，包括：升压电感、第一整流电路、第一检测电路、第二检测电路、第二整流电路和滤波电路；所述升压电感，其一端连接至交流输电网的一端，另一端与所述第一整流电路的中点连接，用于将从交流输电网输出的电压进行升压；所述第一整流电路，其一端连接至所述滤波电路的一端，另一端连接至所述滤波电路的另一端，且控制端连接至外部控制器，用于在接收由外部控制器输出的控制信号时导通或关断以控制所述功率因数校正电路工作在临界模式，其中，所述控制信号由外部控制器在接收到第一电平或第二电平时输出；所述第一检测电路，其一端连接至所述滤波电路的一端，另一端连接至所述第一整流电路的中点，且输出端连接至所述外部控制器，用于当所述第一整流电路的中点的电流反向时输出第一电平至所述外部控制器；所述第二检测电路，其一端连接至所述滤波电路的另一端，另一端连接至所述第一整流电路的中点，且输出端连接至所述外部控制器，用于当所述第一整流电路的中点的电流反向时输出第二电平至所述外部控制器；所述第二整流电路，其一端连接至所述滤波电路的一端，另一端连接至所述滤波电路的另一端，其中点连接至所述交流输电网的另一端；所述第一整流电路和所述第二整流电路，用于将从所述交流输电网输出的交流电压转换为脉动直流电压；所述滤波电路用于过滤所述脉动直流电压中的交流电压。进一步地，所述第一整流电路包括：第一开关管，包括第一控制端、第一源端和第一漏端，所述第一控制端连接至所述外部控制器，所述第一漏端连接所述滤波电路的一端，所述第一源端连接所述升压电感的另一端；第二开关管，包括第二控制端、第二源端和第二漏端，所述第二控制端连接至所述外部控制器，所述第二漏端连接所述升压电感的另一端，所述第二源端连接所述滤波电路的另一端；所述第一控制端和所述第二控制端用于接收外部控制器的控制信号，在控制信号控制下所述第一开关管和第二开关管交替导通，以控制所述功率因数校正电路工作在临界模式，在所述临界模式中，所述第一开关管或所述第二开关管的体二极管由反向恢复状态变为截止状态。进一步地，所述第一检测电路包括第一限流电阻、第一储能电容、第一稳压二极管和第一放电电阻；所述第一限流电阻和第一储能电容串联在所述第一整流电路的中点和所述第一稳压二极管的正极之间，所述第一稳压二极管和所述第一放电电阻并联，且所述第一稳压二极管的正极和负极分别连接至所述外部控制器和所述滤波电路的一端；所述第一稳压二极管的正极用于当所述第一整流电路的中点的电流从所述升压电感流向所述第二开关管变为从所述第二开关管流向所述升压电感时输出所述第一电平至所述外部控制器。进一步地，所述第二检测电路包括第二限流电阻、第二储能电容、第二稳压二极管和第二放电电阻；所述第二限流电阻和第二储能电容串联在所述第一整流电路的中点和所述第二稳压二极管的正极之间，所述第二稳压二极管和所述第二放电电阻并联，且所述第二稳压二极管的正极和负极分别连接至所述外部控制器和所述滤波电路的另一端；所述第二稳压二极管的正极用于当所述第一整流电路的中点的电流从所述升压电感流向所述第一开关管变为从所述第一开关管流向所述升压电感时输出所述第二电平至所述外部控制器。进一步地，所述第一开关管和所述第二开关管分别为Si_MOS、SIC_MOS、GAN_MOS和IGBT中的任意一种。进一步地，所述第二整流电路包括：第三开关管，包括第三控制端、第三源端和第三漏端，所述第三控制端连接至所述外部控制器，所述第三漏端连接所述滤波电路的一端，所述第三源端连接至所述交流输电网的另一端；第四开关管，包括第四控制端、第四源端和第四漏端，所述第四控制端连接至所述外部控制器，所述第四漏端连接至所述交流输电网的另一端，所述第四源端连接所述滤波电路的另一端；所述第三控制端和所述第四控制端用于接收外部控制器的控制信号，在控制信号控制下所述第三开关管和第四开关管交替导通以控制在从所述交流输电网的交流输出正半周时所述第三开关管和所述第四开关管分别关断和导通，以及在从所述交流输电网的交流输出负半周时所述第三开关管和所述第四开关管分别导通和关断。进一步地，所述第三开关管和所述第四开关管分别为Si_MOS、SIC_MOS、GAN_MOS、IGBT和二极管中的任意一种。进一步地，所述滤波电路包括母线电容，所述母线电容的正极和负极分别连接所述第一检测电路和所述第二检测电路。本专利技术的目的之二在于提供一种功率因数校正电路的控制装置，通过控制器在接收到第一检测电路输出的第一电平或第二检测电路输出的第二电平时输出开关控制信号，以控制第一整流电路导通或关断使功率因数校正电路工作在临界模式，稳定可靠。本专利技术的目的之二采用以下技术方案实现：一种功率因数校正电路的控制装置，包括交流输电网、控制器以及本专利技术的目的之一的功率因数校正电路，其中，所述控制器分别连接所述第一整流电路、所述第二整流电路、所述第一检测电路和所述第二检测电路，用于输出对所述第一整流电路和所述第二整流电路的开关控制信号，以控制所述第一整流电路和所述第二整流电路导通或关断，以及在接收到所述第一电平或所述第二电平时输出开关控制信号以控制所述第一整流电路导通或关断使所述功率因数校正电路工作在临界模式。本专利技术的目的之三在于提供一种功率因数校正电路的控制方法，其通过第一开关管和第二开关管交替地导通或关断以控制升压电感的电流波形的包络相位与交流输电网的输入波形的包络相位相吻合，同时使第一开关管和第二开关管的体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功率因数校正电路，其特征在于，包括：升压电感、第一整流电路、第一检测电路、第二检测电路、第二整流电路和滤波电路；/n所述升压电感，其一端连接至交流输电网的一端，另一端与所述第一整流电路的中点连接，用于将从交流输电网输出的电压进行升压；/n所述第一整流电路，其一端连接至所述滤波电路的一端，另一端连接至所述滤波电路的另一端，且控制端连接至外部控制器，用于在接收由外部控制器输出的控制信号时导通或关断以控制所述功率因数校正电路工作在临界模式，其中，所述控制信号由外部控制器在接收到第一电平或第二电平时输出；/n所述第一检测电路，其一端连接至所述滤波电路的一端，另一端连接至所述第一整流电路的中点，且输出端连接至所述外部控制器，用于当所述第一整流电路的中点的电流反向时输出第一电平至所述外部控制器；/n所述第二检测电路，其一端连接至所述滤波电路的另一端，另一端连接至所述第一整流电路的中点，且输出端连接至所述外部控制器，用于当所述第一整流电路的中点的电流反向时输出第二电平至所述外部控制器；/n所述第二整流电路，其一端连接至所述滤波电路的一端，另一端连接至所述滤波电路的另一端，其中点连接至所述交流输电网的另一端；/n所述第一整流电路和所述第二整流电路，用于将从所述交流输电网输出的交流电压转换为脉动直流电压；/n所述滤波电路用于过滤所述脉动直流电压中的交流电压。/n...

【技术特征摘要】
1.一种功率因数校正电路，其特征在于，包括：升压电感、第一整流电路、第一检测电路、第二检测电路、第二整流电路和滤波电路；
所述升压电感，其一端连接至交流输电网的一端，另一端与所述第一整流电路的中点连接，用于将从交流输电网输出的电压进行升压；
所述第一整流电路，其一端连接至所述滤波电路的一端，另一端连接至所述滤波电路的另一端，且控制端连接至外部控制器，用于在接收由外部控制器输出的控制信号时导通或关断以控制所述功率因数校正电路工作在临界模式，其中，所述控制信号由外部控制器在接收到第一电平或第二电平时输出；
所述第一检测电路，其一端连接至所述滤波电路的一端，另一端连接至所述第一整流电路的中点，且输出端连接至所述外部控制器，用于当所述第一整流电路的中点的电流反向时输出第一电平至所述外部控制器；
所述第二检测电路，其一端连接至所述滤波电路的另一端，另一端连接至所述第一整流电路的中点，且输出端连接至所述外部控制器，用于当所述第一整流电路的中点的电流反向时输出第二电平至所述外部控制器；
所述第二整流电路，其一端连接至所述滤波电路的一端，另一端连接至所述滤波电路的另一端，其中点连接至所述交流输电网的另一端；
所述第一整流电路和所述第二整流电路，用于将从所述交流输电网输出的交流电压转换为脉动直流电压；
所述滤波电路用于过滤所述脉动直流电压中的交流电压。


2.如权利要求1所述的功率因数校正电路，其特征在于，所述第一整流电路包括：
第一开关管，包括第一控制端、第一源端和第一漏端，所述第一控制端连接至所述外部控制器，所述第一漏端连接所述滤波电路的一端，所述第一源端连接所述升压电感的另一端；
第二开关管，包括第二控制端、第二源端和第二漏端，所述第二控制端连接至所述外部控制器，所述第二漏端连接所述升压电感的另一端，所述第二源端连接所述滤波电路的另一端；
所述第一控制端和所述第二控制端用于接收外部控制器的控制信号，在控制信号控制下所述第一开关管和第二开关管交替导通，以控制所述功率因数校正电路工作在临界模式，在所述临界模式中，所述第一开关管或所述第二开关管的体二极管由反向恢复状态变为截止状态。


3.如权利要求2所述的功率因数校正电路，其特征在于，所述第一检测电路包括第一限流电阻、第一储能电容、第一稳压二极管和第一放电电阻；
所述第一限流电阻和第一储能电容串联在所述第一整流电路的中点和所述第一稳压二极管的正极之间，所述第一稳压二极管和所述第一放电电阻并联，且所述第一稳压二极管的正极和负极分别连接至所述外部控制器和所述滤波电路的一端；
所述第一稳压二极管的正极用于当所述第一整流电路的中点的电流从所述升压电感流向所述第二开关管变为从所述第二开关管流向所述升压电感时输出所述第一电平至所述外部控制器。


4.如权利要求2所述的功率因数校正电路，其特征在于，所述第二检测电路包括第二限流电阻、第二储能电容、第二稳压二极管和第二放电电阻；
所述第二限流电阻和第二储能电容串联在所述第一整流电路的中点和所述第二稳压二极管的正极之间，所述第二稳压二极管和所述第二放电电阻并联，且所述第二稳压二极管的正极和负极分别连接至所述外部控制器和所述滤波电路的另一端；
所述第二稳压二极管的正极用于当所述第一整流电路的中点的电流从所述升压电感流向所述第一开关管变为从所述第一开关管流向所述升压电感时输出所述第二电平至所述外部控制器。


5.如权利要求2所述的功率因数校正电路，其特征在于，所述第一开关管和所述第二开关管分别为Si_MOS、SIC_MOS、GAN_MOS和IGBT中的任意一种。


6.如权利要求1所述的功率因数校正电路，其特征在于，所述第二整流电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦康，陈涛，许双全，刘宏森，
申请(专利权)人：杭州中恒电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33