包括用于双向电流感测的电流互感器的AC/DC功率转换器制造技术

一种AC/DC功率转换器，包括：输入端子；输出端子；功率因数校正电路，所述功率因数校正电路耦合在所述输入端子和所述输出端子之间，并且包括限定开关电流路径的至少一个功率开关；以及电流互感器，所述电流互感器包括初级绕组和次级绕组。所述初级绕组与所述开关电流路径串联耦合。所述功率转换器还包括：第一感测开关，所述第一感测开关与所述次级绕组的第一端耦合；第二感测开关，所述第二感测开关与所述次级绕组的第二端耦合；以及控制电路。所述控制电路被配置为在AC电压输入的正极性期间接通所述第一感测开关并且关断所述第二感测开关，以及在AC电压输入的负极性期间关断所述第一感测开关并且接通所述第二感测开关。述第一感测开关并且接通所述第二感测开关。述第一感测开关并且接通所述第二感测开关。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括用于双向电流感测的电流互感器的AC/DC功率转换器


[0001]本公开内容涉及包括用于双向电流感测的电流互感器的AC/DC功率转换器。

技术介绍

[0002]本部分提供了与本公开内容有关的背景信息，该背景信息不一定是现有技术。
[0003]AC/DC功率转换器可以包括电路布置拓扑，其中通过功率开关的电流在AC电压输入的正半循环和负半循环期间改变方向。电流互感器可以用于感测通过功率转换器电路的不同部分的电流。
[0004]图1A和图1B例示了根据现有技术的示例功率转换器100。电流互感器CT1的初级绕组P1与功率开关Q3和功率开关Q4串联耦合，并且单个开关Q1与电流互感器CT1的次级绕组S1耦合。
[0005]控制电路101被配置为根据功率开关Q3和功率开关Q4的开关频率(例如，具有kHz频率的PWM信号等)接通和关断开关Q1。控制电路101可以接收节点112处的功率开关Q3和功率开关Q4的感测电流，该节点112耦合在开关Q1和电阻器R1之间。这种电路布置可能存在缺陷，诸如当开关Q1根据功率开关Q3和功率开关Q4的AC开关频率接通和关断(例如，以允许互感器CT1复位等)时，由于开关Q1的栅极处的充电和放电循环而引起的电阻器R1上的电压尖峰。
[0006]图2例示了根据现有技术的具有单个开关Q1的互感器次级侧电流感测电路。如图2中所示出的，开关Q1未耦合在电阻器R1和电流互感器TX1之间，以降低电阻器R1上的电压尖峰。控制电路可以感测节点212处的初级侧功率开关的电流。
专利技术内容
[0007]本部分提供了本公开内容的总体概述，并且不是对其全部范围或所有其特征的全面公开。
[0008]根据本公开内容的一个方面，一种AC/DC功率转换器包括：一对输入端子，用于接收来自输入功率源的交流(AC)电压输入；一对输出端子，用于向负载提供直流(DC)电压输出；以及功率因数校正电路，其耦合在该对输入端子和该对输出端子之间。功率因数校正电路包括限定开关电流路径的至少一个功率开关。功率转换器包括电流互感器，该电流互感器具有初级绕组和次级绕组。初级绕组与开关电流路径串联耦合，并且次级绕组包括第一端和与第一端相对的第二端。功率转换器还包括：桥式整流器，其与次级绕组的第一端和第二端耦合；第一感测开关，其与桥式整流器耦合；以及第二感测开关，其与桥式整流器耦合。控制电路被配置为在AC电压输入的正极性期间接通第一感测开关并且关断第二感测开关，以及在AC电压输入的负极性期间关断第一感测开关并且接通第二感测开关。
[0009]根据本公开内容的另一方面，一种用于AC/DC功率转换器的双向电流感测电路包括电流互感器，该电流互感器包括初级绕组和次级绕组。初级绕组与AC/DC功率转换器的开关电流路径串联耦合。该电路还包括：桥式整流器，其与次级绕组耦合；第一感测开关和第
二感测开关，其各自与桥式整流器耦合；以及控制电路，其被配置为在AC/DC功率转换器的AC电压输入的正极性期间接通第一感测开关并且关断第二感测开关，以及在AC电压输入的负极性期间关断第一感测开关并且接通第二感测开关。
[0010]另外的方面和适用性领域将从本文所提供的描述变得明了。应理解，本公开内容的各个方面可以被单独实施或与一个或多个其他方面结合实施。还应理解，本文的描述和具体实施例仅意在用于例示目的并且不意在限制本公开内容的范围。
附图说明
[0011]本文所描述的附图仅是出于所选择的实施方案而非所有可能的实施方式的例示性目的，并且不意在限制本公开内容的范围。
[0012]图1A和图1B是根据现有技术的AC/DC功率转换器的电路图，该AC/DC功率转换器包括一个电流感测开关。
[0013]图2是根据现有技术的另一个电流互感器次级侧电路的电路图。
[0014]图3A和图3B是根据本公开内容的一个示例实施方案的AC/DC功率转换器的电路图。
[0015]图4是在正AC输入极性期间通过图3B中的互感器次级侧电路的示例电流路径的电路图。
[0016]图5是在负AC输入极性期间通过图3B中的互感器次级侧电路的示例电流路径的电路图。
[0017]图6A和图6B是根据本公开内容的另一个示例实施方案的AC/DC功率转换器的电路图，该AC/DC功率转换器包括两个电流互感器。
[0018]图7A和图7B是根据本公开内容的又一个示例实施方案的AC/DC功率转换器的电路图，该AC/DC功率转换器包括两个电流互感器和感测电阻器。
[0019]图7C是根据本公开内容的另一个示例实施方案的驱动电路的电路图，该驱动电路用于图7B的互感器次级侧电路的开关。
[0020]图8是根据本公开内容的一个示例实施方案的图腾柱功率因数校正功率(PFC)转换器的电路图。
[0021]图9是图8的功率转换器的电流感测电路的电路图。
[0022]图10是图8的功率转换器的示例控制信号和电压波形的图。
[0023]图11是根据本公开内容的一个示例实施方案的Vienna整流器电路布置的电路图。
[0024]图12是根据本公开内容的又一个示例实施方案的电流感测电路的电路图，该电流感测电路包括两个电流感测开关。
[0025]图13是用于图3A和图3B的功率转换器的示例控制电路的块图。
[0026]图14是用于图3A和图3B的功率转换器的示例模拟控制电路的块图。
[0027]图15是图14的模拟控制电路的示例电路图。
[0028]图16是根据本公开内容的另一个示例实施方案的示例数字信号处理器(DSP)控制器的块图。
[0029]图17是根据本公开内容的另一个示例实施方案的模拟控制电路的块图。
[0030]在附图的所有若干视图中，对应的参考数字指示对应的部分或特征。
具体实施方式
[0031]现在将参考附图更充分地描述示例实施方案。
[0032]示例实施方案被提供使得本公开内容将是透彻的，并且将向本领域技术人员充分地传达范围。阐述了许多具体的细节，诸如具体的部件、器件和方法的实施例，以提供对本公开内容的实施方案的透彻理解。对于本领域技术人员而言将明显的是，不需要采用具体的细节，示例实施方案可以许多不同的形式体现，并且两者都不应被解释为限制本公开内容的范围。在一些示例实施方案中，未详细地描述众所周知的过程、众所周知的器件结构和众所周知的技术。
[0033]本文所使用的术语仅是出于描述具体示例实施方案的目的，并且不意在是限制性的。如本文所使用的，单数形式“一(a)”、“一个(an)”和“该(the)”也可以意在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包含(including)”和“具有(having)”是包含性的并且因此指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种AC/DC功率转换器，包括：一对输入端子，其用于接收来自输入功率源的交流(AC)电压输入；一对输出端子，其用于向负载供应直流(DC)电压输出；功率因数校正电路，其耦合在所述一对输入端子和所述一对输出端子之间，所述功率因数校正电路包括限定开关电流路径的至少一个功率开关；电流互感器，其包括初级绕组和次级绕组，所述初级绕组与所述开关电流路径串联耦合，所述次级绕组包括第一端和与所述第一端相对的第二端；桥式整流器，其与所述次级绕组的所述第一端和所述第二端耦合；第一感测开关，其与所述桥式整流器耦合；第二感测开关，其与所述桥式整流器耦合；以及控制电路，其被配置为在所述AC电压输入的正极性期间接通所述第一感测开关并且关断所述第二感测开关，以及在所述AC电压输入的负极性期间关断所述第一感测开关并且接通所述第二感测开关。2.根据权利要求1所述的功率转换器，其中所述控制电路被配置为与所述AC电压输入的线频率同步地并且根据所述AC电压输入的极性接通和关断所述第一感测开关和所述第二感测开关。3.根据权利要求1或2所述的功率转换器，其中所述控制电路被配置为当所述AC电压输入的电压过零时接通和关断所述第一感测开关和所述第二感测开关。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的功率转换器，还包括感测电阻器，其中：所述第一感测开关经由电路节点与所述第二感测开关耦合；所述感测电阻器耦合在所述电路节点和电路接地之间；以及所述控制电路与所述电路节点耦合以检测所述至少一个功率开关的双向电流。5.根据权利要求1
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4中任一项所述的功率转换器，还包括：第一二极管，其耦合在所述次级绕组的所述第一端和所述第一感测开关之间；第二二极管，其耦合在所述次级绕组的所述第二端和所述第二感测开关之间；第三二极管，其耦合在所述次级绕组的所述第一端和电路接地之间；以及第四二极管，其耦合在所述次级绕组的所述第二端和所述电路接地之间。6.根据权利要求1
‑
5中任一项所述的功率转换器，其中所述第一感测开关和所述第二感测开关每个都包括金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或硅晶体管。7.根据权利要求1
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6中任一项所述的功率转换器，其中：所述电流互感器是第一电流互感器并且所述功率因数校正电路布置包括与所述至少一个功率开关耦合的至少一个二极管或晶体管；所述功率转换器还包括第二电流互感器，所述第二电流互感器包括初级绕组和具有第一端和第二端的次级绕组；所述第二电流互感器的所述初级绕组与所述至少一个二极管或晶体管串联耦合；所述第二电流互感器的所述次级绕组的所述第一端与所述第一感测开关耦合；以及所述第二电流互感器的所述次级绕组的所述第二端与所述第二感测开关耦合。8.根据权利要求7所述的功率转换器，还包括：第一二极管，其耦合在所述第一电流互感器和所述第一感测开关之间；
第二二极管，其耦合在所述第一电流互感器和所述第二感测开关之间；第三二极管，其耦合在所述第二电流互感器和所述第一感测开关之间；以及第四二极管，其耦合在所述第二电流互感器和所述第二感测开关之间。9.根据权利要求7或8所述的功率转换器，还包括感测电阻器，其中：所述功率因数校正电路包括与所述至少一个功率开关和所述至少一个二极管或晶体管耦合的电感器；所述第一感测开关经由电路节点耦合到所述第二感测开关；所述感测电阻器耦合在所述电路节点和电路接地之间；以及所述控制电路与所述电路节点耦合以检测所述电感器的总电流。10.根据权利要求7或8所述的功率转换器，还包括感测电阻器，其中：所述功率因数校正电路包括与所述至少一个功率开关和所述至少一个二极管或晶体管耦合的电感器；所述第一电流互感器的所述次级绕组和所述第二电流互感器的所述次级绕组经由电路节点彼此耦合；所述感测电阻器耦合在所述电路节点和电路接地之间；以及所述控制电路与所述电路节点耦合以检测所述电感器的总电流。11.根据权利要求1
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【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：雅达电子国际有限公司，
类型：发明
国别省市：