CN103887962A - 功率因数校正电路 - Google Patents
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Abstract
本发明的功率因数校正电路,具备:分别将一个开关元件和一个整流元件串联连接的两个串联电路;所述两个串联电路的各个中的开关元件的一端与整流元件的一端之间连接的单相交流电源的输入端;2个开关元件(S1,S2)的另一端之间连接的电感元件(L1);2个开关元件(S1,S2)的另一端与输出端之间分别连接的2个整流元件(D1,D2);所述串联电路中的整流元件的另一端和所述输出端之间连接的电容元件(C1)。根据本发明的功率因数校正电路,能够减少整流桥损耗、降低共模噪声、并且减小体积。
Description
技术领域
本发明涉及一种功率因数校正电路。
背景技术
作为所谓升压型功率因数校正电路的现有的功率因数校正电路100如图1所示,其中整流桥101将交流输入电压转换成直流电压。这样的功率因数校正电路中,以往由软开关或同步整流的技术而完成效率的提高。目前的高效率功率因数校正电路中,整流桥上的损失已经占主要部件损失中的很大比例。因此,为了减少或消除整流桥的损耗,推出了各种各样的电路结构。
如图2所示的功率因数校正电路200中,输入的交流电流的正周期在通过二极管201的路径中流通,开关元件203进行开关动作。输入的交流电流的负周期在通过二极管202的路径中流通,开关元件204进行开关动作。这样的电路结构中,回路中所包含的二极管数量少,且效率较高。但是,该电路结构中的共模噪声大,仍然存在问题。
如图3所示的功率因数校正电路300中,输入的交流电流的正周期在通过开关元件301的路径中流通,开关元件302进行开关动作。输入的交流电流的负周期在通过开关元件302的路径中流通,开关元件301进行开关动作。但是由于开关元件301和开关元件302的寄生二极管的反向恢复的问题,该电路只适合于断续模式的功率因数校正。
如图4所示的功率因数校正电路400中,输入的交流电流的正周期中开关元件401进行开关动作。输入的交流电流的负周期中开关元件402进行开关动作。该电路结构中,通过二极管403,404以及电感元件405,406能够解决共模噪声的问题,但是由于需要2个电感元件,造成电路的体积增大。
如图5所示的功率因数校正电路500与图4类似,输入的交流电流的正周期中开关元件501进行开关动作。输入的交流电流的负周期中开关元件502进行开关动作。该电路结构中,通过二极管503,504以及变压器505能够解决共模噪声的问题,并且提高电感磁芯的利用率。但是与图4的电路相同,由于需要2个电感元件,造成电路的体积增大。
如图6A所示的功率因数校正电路600,输入的交流电流的正周期中开关元件601进行开关动作,输入的交流电流的负周期中开关元件602进行开关动作。虽然其可以减少整流桥的损耗,但是,如图6B所示,驱动的地线603相对于静地点N有半个周期是以开关频率(高频)跳变的,因此容易产生共模噪声,对驱动电路抗干扰能力要求高,同时该驱动的地线的跳变引起的共模噪声会通过驱动供电系统转化为系统共模噪声。
发明内容
本发明是为了解决上述技术问题而作成的,其目的在于:提供一种能够减少整流桥损耗、降低共模噪声、并且体积小的功率因数校正电路。
本发明第1方面的功率因数校正电路,其特征在于,具备:分别将一个开关元件和一个整流元件串联连接的两个串联电路;所述两个串联电路的各个中的开关元件的一端与整流元件的一端之间连接的单相交流电源的输入端;2个开关元件的另一端之间连接的电感元件;2个开关元件的另一端与输出端之间分别连接的2个整流元件;所述串联电路中的整流元件的另一端和所述输出端之间连接的电容元件。
根据上述本发明的功率因数校正电路,能够在减少二极管损耗的同时,降低共模噪声。并且由于电路中只需要一个电感元件,因此也能够恰当地减小电路的体积。
另外,本发明第2方面的功率因数校正电路,其并联连接至少2个功率因数校正电路模块,该并联连接的功率因数校正电路模块为上述第1方面的功率因数校正电路。通过这样的结构,本发明第2方面中能够提供输出电流和输出功率大的功率因数校正电路。
另外,上述第2方面的功率因数校正电路中,并联构成的所述各个功率因数校正电路模块中,所述串联连接的开关元件与整流元件中的整流元件由各个功率因数校正电路模块共享。通过这样的结构,能够在提高输出电流和输出功率的同时,进一步减小电路的体积。
另外,上述第2方面的功率因数校正电路中,至少并联n个功率因数校正电路模块,各自的功率因数校正电路模块的所述开关元件的工作频率的相位错向360/n度,其中,n为2以上的整数。通过这样的结构,能够进一步提高功率因数校正电路的输出电流和输出功率的同时,减小输入输出的纹波电流,减小输入的EMI噪声,以及使输出电解电容寿命明显提升。
另外,本发明的功率因数校正电路中,所述开关元件中不内含二极管。由此,可以扩大对开关元件器件的选择范围。
另外,本发明的功率因数校正电路中,所述开关元件中内含二极管。由此,能够更简单地对开关元件进行控制。
另外,上述的功率因数校正电路中,当所述单相交流电源的一端的电压高于另一端时,与该一端连接的开关元件导通,与该另一端连接的开关元件以工作频率进行切换。由此,能够关于各种类型的开关元件,对功率因数校正电路进行恰当地控制。
另外,上述的功率因数校正电路中,当所述单相交流电源的一端的电压高于另一端时,与该一端连接的开关元件切断,与该另一端连接的开关元件以工作频率进行切换。由此,在开关元件具有并联二极管(寄生或者外接)的情况下,也能够对功率因数校正电路进行恰当地控制。
另外,上述的功率因数校正电路中,所述开关元件以工作频率进行切换。由此,在开关元件具有并联二极管(寄生或者外接)的情况下,能够简单地对功率因数校正电路进行恰当地控制。
发明的效果
根据本发明的功率因数校正电路,不仅能够减少整流桥损耗、减小共模噪声、减小体积,而且也能够简单地对其进行控制,并提供足够大的输出电流和输出功率。
附图说明
图1是表示现有技术的一种功率因数校正电路的电路图。
图2是表示现有技术的另一种功率因数校正电路的电路图。
图3是表示现有技术的另一种功率因数校正电路的电路图。
图4是表示现有技术的另一种功率因数校正电路的电路图。
图5是表示现有技术的另一种功率因数校正电路的电路图。
图6A是表示现有技术的另一种功率因数校正电路的电路图。
图6B是表示图6A所示的电路中的交流电流和驱动的地线的波形图。
图7是表示本发明的第1实施方式的功率因数校正电路1A的电路图。
图8是表示本发明的第1实施方式的功率因数校正电路1A的工作状态1的电流流动路径的示意图。
图9是表示本发明的第1实施方式的功率因数校正电路1A的工作状态1的电流流动路径的示意图。
图10是表示本发明的第1实施方式的功率因数校正电路1A的工作状态2的电流流动路径的示意图。
图11是表示本发明的第1实施方式的功率因数校正电路1A的工作状态2的电流流动路径的示意图。
图12是表示本发明的第1实施方式的功率因数校正电路1A的工作状态3的电流流动路径的示意图。
图13是表示本发明的第1实施方式的功率因数校正电路1A的工作状态3的电流流动路径的示意图。
图14是表示本发明的第1实施方式的功率因数校正电路1A的工作状态4的电流流动路径的示意图。
图15是表示本发明的第1实施方式的功率因数校正电路1A的工作状态4的电流流动路径的示意图。
图16是表示本发明的第2实施方式的功率因数校正电路1B的电路图。
图17是表示本发明的第3实施方式的功率因数校正电路1C的电路图。
图18是表示本发明的第3实施方式的功率因数校正电路1C中添加电流采样电路的电路图。
图19是表示本发明的第4实施方式的功率因数校正电路1D的电路图。
图20是表示本发明的第5实施方式的功率因数校正电路1E的电路图。
图21是表示本发明的第6实施方式的功率因数校正电路1F的电路图。
图22是表示本发明的第7实施方式的功率因数校正电路1G的电路图。
具体实施方式
以下,参照附图,详细地说明用于实施本发明的方式。
[第1实施方式]
如图7所示,第1实施方式所涉及的功率因数校正电路1A具备:将开关元件S1和二极管D4串联连接的串联电路;将开关元件S2和二极管D3串联连接的串联电路;该两个串联电路的各个中的开关元件的一端与二极管的一端之间连接的单相交流电源的输入端1a,1b;2个开关元件S1,S2的另一端之间连接的电感元件L1;2个开关元件S1,S2的另一端与输出端out之间分别连接的2个二极管D1,D2;串联电路中的二极管的另一端和输出端out之间连接的电容元件C1。在图7中,单相交流电源的输入端1a被定义为火线L,单相交流电源的输入端1b被定义为零线N。
在第1实施方式中,开关元件S1,S2为寄生有并联二极管的开关元件,例如可以是场效应管,特别是金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)。此外,也可以在开关元件两端外接并联的二极管,达到与寄生二极管相同的效果。
此外,优选为串联电路中的二极管D3,D4具有慢反向恢复特性,其反向恢复时间比连接于输出端out的二极管D1,D2的反向恢复时间长。更优选为串联电路中的二极管D3,D4所表现出的开关特性与单相交流电源的频率一致。由此能够改善共模噪声,实现驱动电路的地线相对平稳。
以下介绍功率因数校正电路1A的工作原理。
状态1:火线电压L高于零线电压N,开关元件S2导通,开关元件S1可以为导通、关断或进行切换中的任一种状态。其中,如果开关元件S1导通,则电流如图8所示那样依次经由开关元件S1,电感元件L1,开关元件S2而流动。如果开关元件S1关断,则电流如图9所示那样依次经由开关元件S1的并联二级管,电感元件L1,开关元件S2流动。此时,来自交流电源的能量被存储于电感元件L1。
状态2:火线电压L高于零线电压N,开关元件S2关断,开关元件S1可以为导通、关断或进行切换中的任一种状态。其中,如果开关元件S1导通,则电流如图10所示那样经由开关元件S1,电感元件L1,二极管D1,电容元件C1,二极管元件D3而流动。如果开关元件S1关断,则电流如图11所示那样经由开关元件S1的并联二级管,电感元件L1,二极管D1,电容元件C1,二极管元件D3而流动。此时,来自交流电源及电感L1的能量被传递至电容C1。
状态3:火线电压L低于零线电压N,开关元件S1导通,开关元件S2可以为导通、关断或进行切换中的任一种状态。其中,如果开关元件S2导通,则电流如图12所示那样经由开关元件S2,电感元件L1,开关元件S1而流动。如果开关元件S2关断,则电流如图13所示那样经由开关元件S2的并联二级管,电感元件L1,开关元件S1而流动。此时,来自交流电源的能量被存储于电感元件L1。
状态4:火线电压L低于零线电压N,开关元件S1关断,开关元件S2可以为导通、关断或进行切换中的任一种状态。其中,如果开关元件S2导通,则电流如图14所示那样经由开关元件S2,电感元件L1,二极管D2,电容元件C1,二极管D4而流动。如果开关元件S2关断,则电流如图15所示那样经由开关元件S2的并联二级管,电感元件L1,二极管D2,电容元件C1,二极管D4而流动。此时,来自交流电源及电感L1的能量被传递至电容C1。
上述各开关元件的导通与关断由常用的控制芯片来进行控制。开关元件的工作频率例如可以是20kHz等远高于交流电源频率的频率。总的来说,火线电压L高于零线电压N时,控制芯片控制开关元件S2在工作频率进行切换,开关元件S1可以在任意状态。火线电压L低于零线电压N时,控制芯片控制开关元件S1在工作频率进行切换,开关元件S2可以在任意状态。此外,可以将开关元件S1和开关元件S2设定为以同步的工作频率进行切换,这样,各开关元件的导通和切断可以由控制芯片简单地进行控制。
在上述功率因数校正电路1A的工作过程中,电流至多流经两个二极管和一个开关元件,与图1所示的现有技术相比,开通时少通过两个二极管而多通过一个开关元件,关断时少通过一个二极管,多通过一个开关元件,由于开关元件的阻抗足够小,所以上述功率因数校正电路1A的效率比图1所示的电路高。此外,将上述功率因数校正电路1A在导通与关断时通过元器件的数量与图3~5所示的功率因数校正电路300~500作对比。其结果如表1所示。由于开关的导通电阻很小,可以忽略开关的导通压降,所以相对图4、5所示的功率因数校正电路400,500,功率因数校正电路1A导通时少通过了一个二极管。而功率因数校正电路1A与图3的功率因数校正电路300相比,虽然导通与关断时总共通过的二极管数量相同。但是,图3的功率因数校正电路300本身由于受到二极管反向恢复的限制,工作模式受限,而且二极管反向恢复也会引起该线路效率降低。因此,上述功率因数校正电路1A的效率还高于如图3~5所示的功率因数校正电路300~500。
[表1]
此外,本实施方式的功率因数校正电路1A与图2的电路相比,虽然效率不如图2的电路那么高,但是,本实施方式的电路的交流输入端与地之间不存在电压跳变,解决了图2所示的电路的严重的共模噪声问题。并且本实施方式的功率因数校正电路1A,与图6所示的电路相比,其驱动电路的地线相对平稳,则不会产生驱动的地线的跳变所引起的共模噪声,从而减少整个系统的共模噪声。
此外,本实施方式的功率因数校正电路1A与图4、5所示的电路相比,只包含一个电感元件,因此能够减小电路的尺寸。
此外,本实施方式的功率因数校正电路1A与图3所示的电路相比,能够工作在连续和断续模式中,其应用范围比图3所示的电路更大。
[第2实施方式]
图16是表示本发明的功率因数校正电路的第2实施方式的图。第2实施方式所涉及的功率因数校正电路1B,与第1实施方式所涉及的功率因数校正电路1A的主要不同点在于,开关元件S1,S2不具备并联的二极管。
第2实施方式的功率因数校正电路1B具备:将开关元件S1和二极管D4串联连接的串联电路;将开关元件S2和二极管D3串联连接的串联电路;该两个串联电路的各个中的开关元件的一端与二极管的一端之间连接的单相交流电源的输入端1a,1b;2个开关元件S1,S2的另一端之间连接的电感元件L1;2个开关元件S1,S2的另一端与输出端out之间分别连接的2个二极管D1,D2;串联电路中的二极管的另一端和输出端out之间连接的电容元件C1。在图16中,单相交流电源的输入端1a被定义为火线L,单相交流电源的输入端1b被定义为零线N。
在第2实施方式中,开关元件S1,S2为不存在寄生二级管的开关元件,例如可以为双极性结型晶体管(bipolar junction transistor,BJT)或者绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)。
以下介绍功率因数校正电路1B的工作原理。
状态1:火线电压L高于零线电压N,开关元件S1导通,开关元件S2导通。电流如图8所示那样依次经由开关元件S1,电感元件L1,开关元件S2而流动。此时,来自交流电源的能量被存储于电感元件L1。
状态2:火线电压L高于零线电压N,开关元件S1导通,开关元件S2关断。电流如图10所示那样经由开关元件S1,电感元件L1,二极管D1,电容元件C1,二极管元件D3而流动。此时,来自交流电源及电感L1的能量被传递至电容C1中。
状态3:火线电压L低于零线电压N,开关元件S1导通,开关元件S2导通。电流如图12所示那样经由开关元件S2,电感元件L1,开关元件S1而流动。此时,来自交流电源的能量被存储于电感元件L1。
状态4:火线电压L低于零线电压N,开关元件S1关断,开关元件S2导通。电流如图14所示那样经由开关元件S2,电感元件L1,二极管D2,电容元件C1,二极管D4而流动。此时,来自交流电源及电感L1的能量被传递至电容C1中。
上述各开关元件的导通与关断由常用的控制芯片来进行控制。开关的工作频率例如可以是20kHz等远高于电源频率的频率。即,火线电压L高于零线电压N时,控制芯片控制开关元件S1导通、并且开关元件S2在工作频率进行切换。火线电压L低于零线电压N时,控制芯片控制开关元件S2导通、开关元件S1在工作频率进行切换。通过这种工作方式,可以扩大对开关元件器件的选择范围。
根据第2实施方式的功率因数校正电路1B,与第1实施方式的功率因数校正电路1A相同,可以减少整流桥损耗、降低共模噪声、并且减小体积。
[第3实施方式]
图17是表示本发明的功率因数校正电路的第3实施方式的图。第3实施方式的功率因数校正电路1C并联连接了2个功率因数校正电路模块,该并联连接的2个功率因数校正电路模块为第1实施方式的功率因数校正电路1A。
通过将2个功率因数校正电路模块并联,可以增大输入电流。并且,为了对各个功率因数校正电路模块的电流进行采样,可以如图18那样增加电流采样电路。例如可以为电阻,电流互感器或其他采样方式。图18中例示了增加采样电阻R1,R1’的情况,通过测得采样电阻R1,R1’两端的电压,可以得知各个模块中流动的电流。
此外,本实施方式中示出了并联2个功率因数校正电路模块的例子,当然也可以并联多个功率因数校正电路模块,该情况下能够获得更大的输入电流。
此外,各个功率因数校正电路模块中,开关的工作频率优选为相位互相错开。例如,并联数为2的情况下,错相度数为180度。并联数为3的情况下,错相度数为120度。并联数为4的情况下,错相度数为90度。即,错相度数×并联数=360度。
具体而言,n个(n为2以上整数)功率因数校正电路模块并联的情况下,在上述工作状态1,2中,各个开关元件S2,S2’,…相位相差360/n度。在上述工作状态3,4中,各个开关元件S1,S1’,…相位相差360/n度。由此,通过将各个模块的动作时间错开而向输出提供能量,能够进一步提供更大的输出电流及输出功率,并且效率也进一步提高的同时,减小输入输出的纹波电流,减小输入的EMI噪声,以及使输出电解电容寿命明显提升。
[第4实施方式]
图19是表示本发明的功率因数校正电路的第4实施方式的图。第4实施方式所涉及的功率因数校正电路1D,与第3实施方式所涉及的功率因数校正电路1C的主要不同点在于,并联构成的所述各个功率因数校正电路模块中,所述串联连接的开关元件S1,S2与二极管D3,D4中的二极管D3,D4由各个功率因数校正电路模块共享。即,第4实施方式中,各个模块中不再单独设置第3实施方式中的二极管D3’,D4’,各个模块共用二极管D3,D4,由此与第3实施方式相比,能够减少元器件的个数,减小电路的尺寸,并且也能够同样地获得较大的电流。
此外,本实施方式中示出了并联2个功率因数校正电路模块的例子,当然也可以并联多个功率因数校正电路模块而共用二极管D3,D4,这种情况下,能够获得更大的输入电流。
此外,本实施方式中,n个功率因数校正电路模块并联的情况下,也可以像第3实施方式那样,在上述工作状态1,2中,各个开关元件S2,S2’,…相位相差360/n度。在上述工作状态3,4中,各个开关元件S1,S1’,…相位相差360/n度。由此,通过将各个模块的动作时间错开而向输出提供能量,能够进一步提供更大的输出电流及输出功率,并且效率也进一步提高。
[第5实施方式]
图20是表示本发明的功率因数校正电路的第5实施方式的图。第5实施方式所涉及的功率因数校正电路1E,与第1实施方式所涉及的功率因数校正电路1A的主要不同点在于,二极管D3,D4的两端还并联开关元件S3,S4,该开关元件S3,S4采用交流电源的频率同步控制。由此能够改善共模噪声,实现驱动电路的地线相对平稳。
此外,二极管D3,D4也可以为开关元件S3,S4的寄生二极管。由此进一步降低在二极管上的损耗,从而提高效率。
并且,该第5实施方式的功率因数校正电路1E也可以运用到上述第3和第4实施方式中。
[第6实施方式]
图21是表示本发明的功率因数校正电路的第6实施方式的图。第6实施方式所涉及的功率因数校正电路1F,与第1实施方式所涉及的功率因数校正电路1A的主要不同点在于,还具备以下电容中的至少一个:连接于火线(L)和输出端out之间的电容C2;连接于零线N和所述输出端之间的电容C3;以及分别连接于串联电路中的二极管D3,D4两端的电容C4,C5。
根据第6实施方式的功率因数校正电路1F,能够缓和交流电源及二极管D3,D4上的电压变动,进一步改善共模噪声,实现驱动电路的地线相对平稳。
并且,该第6实施方式的功率因数校正电路1F也可以运用到上述第3~5实施方式中。
[第7实施方式]
图22是表示本发明的功率因数校正电路的第7实施方式的图。第7实施方式所涉及的功率因数校正电路1G,与第1实施方式所涉及的功率因数校正电路1A的主要不同点在于,还具备:连接于火线L和输出端out之间的二极管D5;以及连接于零线N和输出端out之间的二极管D6。
由于通常情况下,开关元件S1,S2和二极管D1,D2抗浪涌电流的能力弱,通过增加二极管D5,D6来旁路浪涌电流,从而保护开关元件S1,S2和二极管D1,D2。
并且,该第7实施方式的功率因数校正电路1F也可以运用到上述第3~6实施方式中。
虽然以上结合附图和实施例对本发明进行了具体说明,但是可以理解,上述说明不以任何形式限制本发明。本领域技术人员在不偏离本发明的实质精神和范围的情况下可以根据需要对本发明进行变形和变化,这些变形和变化均落入本发明的范围内。例如,以上虽然说明了开关元件全部有并联二极管(寄生或外接)的情况(第1实施方式)和全部没有并联二极管(第二实施方式)的情况,但是多个开关元件中至少有一个有并联二极管的情况同样适用于本发明。此外,实施方式中作为整流元件列举了二极管,但是也可以使用其他能够整流的元件。
Claims (13)
1.一种功率因数校正电路,其特征在于,
具备:
分别将一个开关元件和一个整流元件串联连接的两个串联电路;
所述两个串联电路的各个中的所述开关元件的一端与所述整流元件的一端之间连接的单相交流电源的输入端;
2个所述开关元件(S1,S2)的另一端之间连接的电感元件(L1);
2个所述开关元件(S1,S2)的所述另一端与输出端之间分别连接的2个整流元件(D1,D2);
所述串联电路中的整流元件的另一端和所述输出端之间连接的电容元件(C1)。
2.一种功率因数校正电路,其特征在于,
并联连接至少2个功率因数校正电路模块,
该并联连接的功率因数校正电路模块为权利要求1所述的功率因数校正电路。
3.根据权利要求2所述的功率因数校正电路,其特征在于,
并联构成的所述各个功率因数校正电路模块中,所述串联连接的开关元件(S1,S2)与整流元件(D3,D4)中的整流元件(D3,D4)由各个功率因数校正电路模块共享。
4.根据权利要求2或3所述的功率因数校正电路,其特征在于,
至少并联n个功率因数校正电路模块的功率因数校正电路中,
各自的功率因数校正电路模块的所述开关元件的工作频率的相位错向360/n度,
其中,n为2以上的整数。
5.根据权利要求1~4中任意一项所述所述的功率因数校正电路,其特征在于,
所述开关元件中不内含二极管。
6.根据权利要求1~4中任意一项所述所述的功率因数校正电路,其特征在于,
所述开关元件中内含二极管。
7.根据权利要求1~6中任意一项所述的功率因数校正电路,其特征在于,
当所述单相交流电源的一端的电压高于另一端时,与该一端连接的开关元件导通,与该另一端连接的开关元件以工作频率进行切换。
8.根据权利要求6所述的功率因数校正电路,其特征在于,
当所述单相交流电源的一端的电压高于另一端时,与该一端连接的开关元件切断,与该另一端连接的开关元件以工作频率进行切换。
9.根据权利要求6所述的功率因数校正电路,其特征在于,
所述开关元件以工作频率进行切换。
10.根据权利要求1~9中任意一项所述的功率因数校正电路,其特征在于,
所述串联电路中的所述整流元件(D3,D4,D3’,D4’)具有慢反向恢复特性,其反向恢复时间比连接于所述输出端的所述整流元件(D1,D2,D1’,D2’)的反向恢复时间长。
11.根据权利要求10所述的功率因数校正电路,其特征在于,
所述串联电路中的所述整流元件(D3,D4,D3’,D4’)所表现出的开关特性与所述单相交流电源的频率一致。
12.根据权利要求1~11中任意一项所述的功率因数校正电路,其特征在于,
所述串联电路中的所述整流元件(D3,D4,D3’,D4’)上并联有受控开关,该开关以所述单相交流电源的频率进行同步控制。
13.根据权利要求1~12中任意一项所述的功率因数校正电路,其特征在于,
还具备以下电容元件中的至少一个:
连接于所述单相交流电源的输入端和所述输出端之间的电容元件;以及
连接于所述串联电路中的所述整流元件(D3,D4,D3’,D4’)两端的电容元件。
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104348350B (zh) * | 2013-01-28 | 2017-10-27 | 英飞凌科技奥地利有限公司 | 功率因数校正电路 |
CN107332438A (zh) * | 2017-08-21 | 2017-11-07 | 国网上海市电力公司 | 基于双电感双电压直流输出电路的功率因数校正方法 |
CN107482930A (zh) * | 2017-08-21 | 2017-12-15 | 国网上海市电力公司 | 一种双电感双电压直流输出电路 |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TW201406037A (zh) * | 2012-07-24 | 2014-02-01 | Hon Hai Prec Ind Co Ltd | 整流電路 |
CN103887962B (zh) * | 2012-12-20 | 2016-08-17 | Tdk株式会社 | 功率因数校正电路 |
US9654024B2 (en) * | 2013-05-30 | 2017-05-16 | Texas Instruments Incorporated | AC-DC converter having soft-switched totem-pole output |
CN107276434B (zh) * | 2016-04-18 | 2019-08-13 | 南京矽力杰半导体技术有限公司 | 同步整流电路及其控制方法 |
CN108667318B (zh) * | 2018-07-03 | 2024-05-28 | 深圳市英可瑞科技股份有限公司 | 一种整流电路及其控制方法 |
CN111308159B (zh) * | 2019-12-02 | 2022-09-09 | 广东美的制冷设备有限公司 | 空调器的电流估算方法、装置、空调器及存储介质 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6738274B2 (en) * | 2002-09-09 | 2004-05-18 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Power supply with integrated bridge and boost circuit |
CN1864319A (zh) * | 2003-10-01 | 2006-11-15 | 国际整流器公司 | 单周控制的无桥路升压(blb)功率因数校正电路结构 |
US20070279955A1 (en) * | 2006-05-30 | 2007-12-06 | Delta Electronics, Inc. | Bridgeless pfc converter with low common-mode noise and high power density |
Family Cites Families (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4412277A (en) | 1982-09-03 | 1983-10-25 | Rockwell International Corporation | AC-DC Converter having an improved power factor |
US6320772B1 (en) * | 1999-05-26 | 2001-11-20 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Converter circuit having control means with capability to short-circuit converter output |
JP3821270B2 (ja) * | 2000-06-08 | 2006-09-13 | 富士電機システムズ株式会社 | Pwm整流装置 |
US6411535B1 (en) | 2001-03-29 | 2002-06-25 | Emc Corporation | Power factor correction circuit with integral bridge function |
TWI261961B (en) * | 2001-11-12 | 2006-09-11 | Ind Tech Res Inst | Active power factor correction circuit |
US7164591B2 (en) * | 2003-10-01 | 2007-01-16 | International Rectifier Corporation | Bridge-less boost (BLB) power factor correction topology controlled with one cycle control |
US20060198172A1 (en) * | 2003-10-01 | 2006-09-07 | International Rectifier Corporation | Bridgeless boost converter with PFC circuit |
TWI277282B (en) * | 2004-04-26 | 2007-03-21 | Delta Electronics Inc | New structured power supply system for a LCD apparatus |
TW200636420A (en) * | 2004-12-14 | 2006-10-16 | Int Rectifier Corp | An EMI noise reduction circuit and method for bridgeless PFC circuit |
US7355868B2 (en) * | 2005-03-31 | 2008-04-08 | International Rectifier Corporation | Current sense method for bridgeless boost (BLB) PFC circuit using single current transformer |
KR100638484B1 (ko) * | 2005-07-09 | 2006-11-02 | 학교법인 포항공과대학교 | 고효율 역률 개선 회로 |
US7269038B2 (en) * | 2005-09-12 | 2007-09-11 | Fairchild Semiconductor Corporation | Vrms and rectified current sense full-bridge synchronous-rectification integrated with PFC |
KR100946002B1 (ko) * | 2007-12-28 | 2010-03-09 | 삼성전기주식회사 | 브리지리스 역률 개선 회로 |
US8199541B2 (en) * | 2008-04-11 | 2012-06-12 | System General Corp. | High efficiency bridgeless PFC power converter |
JP5304374B2 (ja) * | 2009-03-26 | 2013-10-02 | 富士電機株式会社 | 電力変換システムのノイズ低減法 |
JP2012070490A (ja) * | 2010-09-21 | 2012-04-05 | Tdk Corp | ブリッジレス力率改善コンバータ |
TWI439021B (zh) * | 2011-03-22 | 2014-05-21 | Fsp Technology Inc | 應用於無橋式交換電路之開關控制電路以及控制方法、電源轉換器以及電源控制方法 |
JP6080345B2 (ja) * | 2011-09-27 | 2017-02-15 | ミネベアミツミ株式会社 | スイッチング電源、およびスイッチング電源におけるac波形生成方法 |
JP2013247732A (ja) * | 2012-05-24 | 2013-12-09 | Minebea Co Ltd | 電源装置 |
CN103809007A (zh) * | 2012-11-13 | 2014-05-21 | 中兴通讯股份有限公司 | 无桥pfc电路电感电流采样装置及方法 |
CN103887962B (zh) * | 2012-12-20 | 2016-08-17 | Tdk株式会社 | 功率因数校正电路 |
US9190901B2 (en) * | 2013-05-03 | 2015-11-17 | Cooper Technologies Company | Bridgeless boost power factor correction circuit for constant current input |
EP2882083B1 (en) * | 2013-12-05 | 2017-08-16 | ABB Schweiz AG | Bridgeless power factor correction circuit |
-
2012
- 2012-12-20 CN CN201210558982.7A patent/CN103887962B/zh active Active
-
2013
- 2013-12-18 US US14/132,518 patent/US9270166B2/en active Active
- 2013-12-19 JP JP2013261989A patent/JP6255974B2/ja active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6738274B2 (en) * | 2002-09-09 | 2004-05-18 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Power supply with integrated bridge and boost circuit |
CN1864319A (zh) * | 2003-10-01 | 2006-11-15 | 国际整流器公司 | 单周控制的无桥路升压(blb)功率因数校正电路结构 |
US20070279955A1 (en) * | 2006-05-30 | 2007-12-06 | Delta Electronics, Inc. | Bridgeless pfc converter with low common-mode noise and high power density |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104348350B (zh) * | 2013-01-28 | 2017-10-27 | 英飞凌科技奥地利有限公司 | 功率因数校正电路 |
CN107332438A (zh) * | 2017-08-21 | 2017-11-07 | 国网上海市电力公司 | 基于双电感双电压直流输出电路的功率因数校正方法 |
CN107482930A (zh) * | 2017-08-21 | 2017-12-15 | 国网上海市电力公司 | 一种双电感双电压直流输出电路 |
CN107482930B (zh) * | 2017-08-21 | 2019-05-17 | 国网上海市电力公司 | 一种双电感双电压直流输出电路 |
CN107332438B (zh) * | 2017-08-21 | 2020-02-28 | 国网上海市电力公司 | 基于双电感双电压直流输出电路的功率因数校正方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6255974B2 (ja) | 2018-01-10 |
US9270166B2 (en) | 2016-02-23 |
CN103887962B (zh) | 2016-08-17 |
US20140177307A1 (en) | 2014-06-26 |
JP2014124084A (ja) | 2014-07-03 |
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