H桥PFC电路及该电路中电感电流的下降沿采样方法技术

本发明专利技术公开了一种H桥PFC电路及该电路中电感电流的下降沿采样方法，其中上述H桥PFC电路，包括：相互串联的MOS管组成的第一串联电路、相互串联的两个升压二极管组成的第二串联电路、相互串联的两个续流二极管组成的第三串联电路、输出BUS电容、电感和负载，其中，第一串联电路、第二串联电路、第三串联电路、电容和负载相互并联，形成并联电路，电感和负载与并联电路串联；电流互感器，其一端与电感耦合连接，另一端耦合连接至相互串联的两个升压二极管之间的线路上。采用本发明专利技术提供的上述技术方案，提高了H桥PFC电路中对上升沿进行采样存在小占空比时对电感电流采样的保真效果，以及降低了成本。

【技术实现步骤摘要】
H桥PFC电路及该电路中电感电流的下降沿采样方法
本专利技术涉及通信领域，具体而言，涉及一种H桥PFC电路及该电路中电感电流的下降沿采样方法。
技术介绍
高效、高功率密度及低成本已成为通信电源所追求的三个重要的指标，为应对三个目标，PFC的电路拓扑从传统的有桥、双升压(BOOST)无桥功率因数校正(PowerFactorCorrection，简称为PFC)、H桥PFC以及各种拓扑的交错并联技术不断的向前发展着。为了提高效率，双BOOST无桥PFC被广泛采用，其电路示意图如图1所示。图1中由两个PFC电路构成。工频正半周时，电感L1、升压二极管D1及MOS管S1构成一个BOOST电路工作；工频负半周时，电感L2、升压二极管D2及MOS管S2构成一个BOOST电路进行工作；由于每个导通周期内，电感电流都只走两个半导体器件，比传统的有桥PFC电路减少一个，因此具有较高的效率。双BOOST电路具有较高的效率，但是通过对工作原理进行分析可知，该拓扑中电感的利用率比较低，每个电感只工作半个周期，另半个周期只做回流支路，流过少量的工频电流。图2(a)为H桥PFC电路的示意图，该拓扑在每个阶段也都只通过两个半导体器件，属于无桥PFC电路的类型，理论效率和双BOOST电路相当，同时也具有较高的电感利用率。该拓扑的主功率电路主要包括了：两个共S极的MOS管，组成了双向开关，其驱动信号一致；为实现方便，D1、D3设为升压二极管，D2、D4为慢二极管，作为回流二极管，以获得较好的EMC效果；电感L1，供正负工频半周内用。图2(b)也是H桥PFC电路中的一种，把图2(a)中的二极管换成了MOS管，在该电路中，工频正半周时，S3和S6导通，S4和S5关断；工频负半周时，S4和S5导通，S3和S6关断；工频正半周时，H桥PFC的工作示意图如图3(a)所示，工频负半周时，H桥PFC的工作示意图如图3(b)所示。以工频正半周为例，H桥PFC电路的工作原理简单分析如下：当MOS管道通时，输入电流通过MOS管S1及S2进行续流，电感电流上升；当MOS管关断，输入电流通过升压二极管D1及续流二极管D4进行续流，电感电流下降。同时H桥电路还有其独特的工作特性，即在每个开关周期内存在着反向电流。参阅图3(c)，以工频正半周为例，当MOS管道通时，慢二极管D4会有一个较大的反向电流通过D3，然后再通过MOS管进行续流，因此当占空比较小时，和MOS管串联在一起的电流互感器会采样到该反向电流。图4为两相H桥交错并联的拓扑结构：L1是第一相的升压电感，1S1、1S2分别为第一相电路主MOS管；1D1、1D3分别为正负工频半周的升压二极管，采用碳化硅二极管；L2是第二相的升压电感，2S1、2S2分别为第二相电路主MOS管；2D1、2D3分别为正负工频半周的升压二极管，采用碳化硅二极管；D2、D4为慢恢复二级管，为两相电路共用回流二极管，用于实现两相H桥PFC交错并联电路的回流作用，以减小H桥PFC电路的高频脉动电流产生的噪声。两相交错并联电路通常采用移相一定角度的控制算法，但每相电路中PFC的工作原理与单相电路相似。在中大功率PFC电路中，一般采用CCM控制模式，该模式需要电感电流信号进行环路控制。单相H桥PFC的电感电流采样电路示意图如图5所示。图中的CT1和主MOS管串联在一起，用于采集电感电流上升阶段的电流信号；CT2和BUS电容的负端串联在一起，用于采集电感电流下降阶段的电流信号。两相H桥PFC交错并联后，电感电流上升沿的采样可以沿用图5中CT1的采样位置与方法，把电流互感器和MOS管串联在一起，如图6所示。由于两相间移相一定角度进行控制，流过BUS电容负端的电流有可能是两相电路电感电流下降段之和，因此每相电路中电感电流下降段的电流信号采集不能采用图5中CT2的位置方法。为采集H桥PFC交错并联电路中完整的电感电流下降阶段信号，传统采样模式示意图如图7所示，图中CT12、CT22分别应对工频正半周内第一、二相电路电感电流下降沿的采样，CT13、CT23分别应对工频负半周内第一、二相电路电感电流下降沿的采样。因此这种电感电流下降沿采样方法需要4个电流互感器。这给功率密度及成本带来了较大的不利因素。在多相交错并联电路中，考虑成本及功率密度，一般都不会用电流互感器采样电感电流的完整信号，而只采样电感电流的一部分信号，比如电感电流的上升沿或者是下降沿。PFC电路的平均电流控制模式，一般采用定频的方法，根据不同的输入电压改变MOS管的导通占空比来获得稳定的输出电压，因此，在输入电压的峰值，MOS管的导通占空比最小，导通时间特别的短，在高压条件时尤其突出。因此在这种小占空比时，流过MOS管的电感电流不仅包含了实际的电感电流，还包含了一个较大的反向电流，因此，此时采样到的电流信号是比实际电感电流大的信号，导致采样失真。另外由于PFC电路存在着采样、计算、控制及硬件反应等方面的延迟，这种电路的延迟会在占空比较小时导致采样失真，即实际电感电流较大，但是由于采样的延迟，采样得到的电流信号为零或者非常小，这种采样失真带来的危害是特别大的。综上所述，在H桥PFC电路中，如果只采用电感电流上升沿进行环路控制，会出现上述小占空比时采样失真的问题，这种采样失真通过控制环路的传递放大，会极大的影响产品的可靠性及稳定性。针对相关技术中的上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
针对相关技术中，H桥PFC电路中对上升沿进行采样存在的小占空比时对电感电流采样失真以致影响产品的可靠性和稳定性，以及采用下降沿对电感电流采样成本较高等技术问题，本专利技术提供一种H桥PFC电路及该电路中电感电流的下降沿采样方法，以解决上述问题至少之一。根据本专利技术的一个方面，提供了一种H桥PFC电路，包括：相互串联的MOS管组成的第一串联电路、相互串联的两个升压二极管组成的第二串联电路、相互串联的两个续流二极管组成的第三串联电路、输出BUS电容、电感和负载，其中，所述第一串联电路、所述第二串联电路、所述第三串联电路、所述电容和所述负载相互并联，形成并联电路，所述电感和所述负载与所述并联电路串联，还包括：电流互感器，其一端与所述电感耦合连接，另一端耦合连接至相互串联的两个升压二极管之间的线路上。上述H桥PFC电路，还包括：磁复位电路，用于使所述电流互感器输出相同极性的信号。上述H桥PFC电路应用于单相H桥PFC电路中。上述H桥PFC电路应用于多相H桥PFC电路中。上述第三串联电路为一个。上述电流互感器对所述电感电流的下降沿进行采样。根据本专利技术的另一方面，提供了一种H桥PFC电路中电感电流的下降沿采样方法，其中，所述H桥PFC电路包括：电流互感器和电感，其中，所述电流互感器的一端与所述电感耦合连接，另一端耦合连接至相互串联的两个升压二极管之间的线路上；所述电流互感器获取流经所述电感的电流信号；所述电流互感器对获取的所述电流信号进行采样。上述方法还包括：对采样后的信号进行处理，使得所述电流互感器输出相同极性的信号。通过本专利技术，采用将H桥PFC电路中的电流互感器串联在电感和相互串联的两个升压二极管之间的线路上的技术手段，解决了H桥PFC电路中对上升沿进行采样存在的小占空比时对电感电流采样失真以致影响产品本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种H桥PFC电路，包括：相互串联的MOS管组成的第一串联电路、相互串联的两个升压二极管组成的第二串联电路、相互串联的两个续流二极管组成的第三串联电路、输出BUS电容、电感和负载，其中，所述第一串联电路、所述第二串联电路、所述第三串联电路、所述电容和所述负载相互并联，形成并联电路，所述电感和所述负载与所述并联电路串联，其特征在于，还包括：电流互感器，其一端与所述电感耦合连接，另一端耦合连接至相互串联的两个升压二极管之间的线路上。

【技术特征摘要】
1.一种H桥PFC电路，包括：相互串联的MOS管组成的第一串联电路、相互串联的两个升压二极管组成的第二串联电路、相互串联的两个续流二极管组成的第三串联电路、输出BUS电容、电感和负载，其中，所述第一串联电路、所述第二串联电路、所述第三串联电路、所述电容和所述负载相互并联，形成并联电路，所述电感和所述并联电路串联，其特征在于，还包括：电流互感器，其一端与所述电感耦合连接，另一端耦合连接至相互串联的两个升压二极管之间的线路上。2.根据权利要求1所述的H桥PFC电路，其特征在于，还包括：磁复位电路，用于使所述电流互感器输出相同极性的信号。3.根据权利要求1所述的H桥PFC电路，其特征在于，所述H桥PFC电路应用于单相H桥PFC电路中。4.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘玮，罗勇，金亮亮，
申请(专利权)人：中兴通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：