CN111049401A - 一种交流直流转换控制电路 - Google Patents

一种交流直流转换控制电路 Download PDF

Info

Publication number
CN111049401A
CN111049401A CN201911410450.7A CN201911410450A CN111049401A CN 111049401 A CN111049401 A CN 111049401A CN 201911410450 A CN201911410450 A CN 201911410450A CN 111049401 A CN111049401 A CN 111049401A
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
switch
module
electrically connected
inductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201911410450.7A
Other languages
English (en)
Inventor
张峰
蒋兆
陈玮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu Zimi Electronic Technology Co Ltd
Original Assignee
Jiangsu Zimi Electronic Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu Zimi Electronic Technology Co Ltd filed Critical Jiangsu Zimi Electronic Technology Co Ltd
Priority to CN201911410450.7A priority Critical patent/CN111049401A/zh
Publication of CN111049401A publication Critical patent/CN111049401A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42—Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H02M1/4208—Arrangements for improving power factor of AC input
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0009—Devices or circuits for detecting current in a converter
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Abstract

本发明实施例公开了一种交流直流转换控制电路，该电路包括整流模块、储能模块、第一开关、第二开关、续流模块、电压采样模块、电流采样模块和控制模块，控制模块用于根据接收到的直流信号与第一设定信号输出脉冲信号至第一开关或者第二开关，以及根据接收到的电压采样信号和电流采样信号调节输出的脉冲信号，第一设定信号与直流输出信号相关，这样，利用控制模块通过向第一开关、第二开关输入脉冲信号控制其导通或关断，使得直流信号根据第一开关和第二开关的导通状态可持续向储能模块充电，从而使整流模块的交流输入端可以连续有电流输入，实现交流输入电流的连续，提高交流输入电流的功率因数的效果。

Description

一种交流直流转换控制电路
技术领域
本发明实施例涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种交流直流转换控制电路。
背景技术
交流-直流转换是最基本的电能变换形式之一。为了减少对电网的谐波污染，高功率因数(PFC，Power Factor Correction)整流是交流-直流变换中必须具备的功能之一。因此，交流-直流转换的前级通常需要一个高功率因数(PFC)整流电路，也称PFC变换器或者PFC电流，满足不同应用中对电流谐波的规定。在PFC电路中，理想的输入电流波形是完全跟随正弦交流输入电压，没有相位差和畸变，即功率因数为1，谐波失真(THD)为0。
常用的PFC电路为传统的Boost PFC电路，包括一个输入整流桥、以及一个Boost电路。传统Boost PFC通过控制Boost电路中电感L的电流，使得交流输入电流完全跟踪输入电压，获得几乎接近于1的功率因数，因此在实际中被广泛使用。但这一电路的特点是输出电压必须高于输入电压。在交流输入电压较高的场合，输出电压太高会导致器件选择困难，以及后级变流器设计困难。如交流输入300V，输出电压必须在430V以上。
为了改善这一缺点，降压型的PFC电路最近受到广泛关注，其中最典型的是BUCKPFC电路。传统BUCK PFC电路根据开关管串联在正母线还是负母线，可以将BUCK电路分为高侧驱动(high side)的BUCK电路以及低侧驱动(lowside)的BUCK电路。BUCK PFC的电流最显著的优点是直流输出电压比较低，方便后级变换器的设计。但其最大的缺点是交流输入电流波形断续，仅当输入电压超过输出电压时，才有输入电流。在输入电压小于输出电压的区间，输入电流为零。因此，相对Boost PFC电路而言，输入功率因数偏低，电流畸变较大。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种交流直流转换控制电路，以实现在维持低的直流输出电压的基础上，实现交流输入电流的连续，提高交流输入电流的功率因数。
本发明实施例提供了一种交流直流转换控制电路，包括：
整流模块，用于将交流信号转换为直流信号并输出；
储能模块、第一开关和第二开关，所述直流信号根据所述第一开关和所述第二开关导通状态向所述储能模块充电；
续流模块，所述储能模块根据所述第一开关和所述第二开关的导通状态通过所述续流模块续流放电；
电压采样模块，用于采样所述转换电路的直流输出信号并输出电压采样信号；
电流采样模块，用于采样流经所述第一开关和所述第二开关的电流并输出电流采样信号；
控制模块，用于根据接收到的所述直流信号与第一设定信号输出脉冲信号至所述第一开关或者所述第二开关，以及根据接收到的所述电压采样信号和所述电流采样信号调节输出的所述脉冲信号；其中，所述第一设定信号与直流输出信号相关。
进一步地，所述储能模块包括第一电感，所述续流模块包括第一单向导通器件和第一电容；
所述第一电感的第一端与所述第一单向导通器件的负端电连接并接入所述直流信号的正端信号，所述第一电感的第二端与所述第一电容的第一端以及所述第一开关的第一端电连接；
所述第一单向导通器件的正端与所述第一电容的第二端以及所述第二开关的第一端电连接，所述第一电容的第一端和第二端作为所述转换电路的直流信号输出端；
所述第一开关的第二端与所述第二开关的第二端短接后接入所述直流信号的负端信号。
进一步地，所述储能模块包括形成耦合关系的第二电感和第三电感，所述续流模块包括第二单向导通器件和第二电容；
所述第二电感的第一端与所述第二电容的第一端电连接并接入所述直流信号的正端信号，所述第二电感的第二端与所述第一开关的第一端电连接；
所述第三电感的第一端与所述第二电容的第二端电连接，所述第三电感的第二端与所述第二单向导通器件的正端以及所述第二开关的第一端电连接；
所述第二单向导通器件的负端与所述第二电容的第一端电连接，所述第二电容的第一端和第二端作为所述转换电路的直流信号输出端；
所述第一开关的第二端与所述第二开关的第二端短接后接入所述直流信号的负端信号。
进一步地，所述第二开关为双向阻断型开关。
进一步地，所述控制模块包括：
第一比较器，所述第一比较器的第一端接入所述直流信号，所述第一比较器的第二端接入所述第一设定信号；
第一与门，所述第一与门的第一端与所述第一比较器的输出端电连接，所述第一与门的输出端输出用于控制所述第二开关的第一开关控制信号；
非门，所述非门的输入端与所述第一比较器的输出端电连接；
第二与门，所述第二与门的第一端与所述非门的输出端电连接，所述第二与门的第二端与所述第一与门的第二端电连接，所述第二与门的输出端输出用于控制所述第一开关的第二开关控制信号。
进一步地，所述控制模块还包括：
第二比较器，所述第二比较器的第一端接入第二设定信号，所述第二比较器的第二端接入所述电压采样信号；
乘法器，所述乘法器的第一端与所述第二比较器的输出端电连接，所述乘法器的第二端接入所述直流信号；
第三比较器，所述第三比较器的第一端与所述乘法器的输出端电连接；
RS触发器，所述RS触发器的R端与所述第三比较器的输出端电连接，所述RS触发器的正输出端与所述第一与门的第二端电连接。
进一步地，所述控制模块还包括：
调整模块，所述调整模块的输入端接入所述电流采样信号，所述调整模块的输出端与所述第三比较器的第二端电连接。
进一步地，交流直流转换控制电路还包括：
绕组感应模块，用于根据所述第一开关和所述第二开关的导通状态感应所述储能模块并生成感应电压信号；
所述控制模块用于根据接收到的所述感应电压信号调节输出的所述脉冲信号。
进一步地，所述绕组感应模块包括：
第四电感，所述第四电感的第一端与所述控制模块的第一电源输入端电连接，所述第四电感的第二端与所述控制模块的第二电源输入端电连接；
所述第四电感的第一端通过第一阻抗元件与所述控制模块的感应电压信号输入端电连接，所述第四电感的第二端通过第二阻抗元件与所述控制模块的所述感应电压信号输入端电连接。
进一步地，所述控制模块还包括：
第四比较器，所述第四比较器的第一端接入第三设定信号，所述第四比较器的第二端接入所述感应电压信号，所述第四比较器的输出端与所述RS触发器的S端电连接。
本发明实施例提供了一种交流直流转换控制电路，交流直流转换控制电路包括整流模块、储能模块、第一开关、第二开关、续流模块、电压采样模块、电流采样模块和控制模块，整流模块用于将交流信号转换为直流信号并输出，直流信号根据第一开关和第二开关导通状态向储能模块充电，续流模块用于根据第一开关和第二开关的导通状态通过续流模块续流放电，电压采样模块用于采样转换电路的直流输出信号并输出电压采样信号，电流采样模块用于采样流经第一开关和第二开关的电流并输出电流采样信号，控制模块用于根据接收到的直流信号与第一设定信号输出脉冲信号至第一开关或者第二开关，以及根据接收到的电压采样信号和电流采样信号调节输出的脉冲信号，第一设定信号与直流输出信号相关，这样，利用控制模块通过向第一开关、第二开关输入脉冲信号控制其导通或关断，使得直流信号根据第一开关和第二开关的导通状态可持续向储能模块充电，从而使整流模块的交流输入端可以连续有电流输入，解决传统的Boost PFC电路存在要求输出电压太高会导致器件选择、设计困难，以及传统BUCK PFC电路存在交流输入电流波形断续导致输入功率因数偏低的问题，实现在维持低的直流输出电压的基础上，实现交流输入电流的连续，提高交流输入电流的功率因数的效果。
附图说明
图1是本发明实施例中的一种交流直流转换控制电路的结构示意图；
图2是本发明实施例中的一种交流直流转换控制电路中的储能模块的电路结构示意图；
图3是本发明实施例中的另一种交流直流转换控制电路中的储能模块的电路结构示意图；
图4是本发明实施例中的一种交流直流转换控制电路中的第二开关的结构示意图；
图5是本发明实施例中的一种交流直流转换控制电路中的控制模块的电路结构示意图；
图6是本发明实施例中的一种交流直流转换控制电路在工频周期内的工作波形图；
图7是本发明实施例中的一种交流直流转换控制电路在开关周期内的波形图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
图1为本发明实施例提供的一种交流直流转换控制电路的结构示意图。参考图1，交流直流转换控制电路包括整流模块100、储能模块200、第一开关300、第二开关400、续流模块500、电压采样模块600、电流采样模块700和控制模块800，整流模块100用于将交流信号转换为直流信号并输出，直流信号根据第一开关300和第二开关400导通状态向储能模块200充电，储能模块200根据第一开关300和第二开关400的导通状态通过续流模块500续流放电，电压采样模块600用于采样转换电路的直流输出信号并输出电压采样信号，电流采样模块700用于采样流经第一开关300和第二开关400的电流并输出电流采样信号，控制模块800用于根据接收到的直流信号与第一设定信号输出脉冲信号至第一开关300或者第二开关400，以及根据接收到的电压采样信号和电流采样信号调节输出的脉冲信号；其中，电压采样模块600可为电压互感器LEM或者霍尔器件等具有隔离作用的电压采样电路，通过隔离电压采样电路可以得到一个与直流输出信号成正比的反馈信号，反馈信号的幅度可以表示为Kv*Vo，其中Vo为直流输出电压，Kv为隔离采样电路的固定增益。电流采样模块700与第一开关300、第二开关400连接，电流采样模块700可为采样电阻，通过电流采样模块700可以采样流过第一开关300和第二开关400的电流，并将包含该电流信息的信号输送到控制模块800。第一设定信号与直流输出信号相关，第一设定信号可以通过控制模块800进行设定，如可以设定为5V、3.3V等弱电压信号。
具体地，参考图1，交流信号通过交流输入正端U1、交流输入负端U2输入到整流模块100，整流模块100通过第一输出端E1和第二输出端E2输出转换后的直流信号，整流模块100例如可为整流桥，整流模块100用于将交流输入端输入的交流信号调整为直流信号并输出。
整流模块100输出的直流信号根据第一开关300和第二开关400的导通或关断状态向储能模块200充电，储能模块200用于向续流模块500放电，续流模块500放电输出直流输出信号并为负载提供直流电压。
控制模块800将接收到的直流信号与第一设定信号进行比较调节输出脉冲信号控制第一开关300或第二开关400的导通，在控制第一开关300导通的同时会控制第二开关400关断，在控制第二开关400导通时会控制第一开关300关断。
在整个交流输入工频周期内，仅有一个开关在工作，即第一开关300和第二开关400只有一个是处于导通状态的。当直流信号小于直流输出信号时，控制模块800控制第一开关300导通，同时控制第二开关400关断，从而使直流信号通过导通的第一开关300向储能模块200充电，储能模块200通过续流模块500放电，使续流模块500输出端输出直流输出信号至负载。
当直流信号大于直流输出信号时，控制模块800控制第一开关300关断，同时控制第二开关400导通，从而使直流信号通过导通的第二开关400向储能模块200充电，储能模块200通过续流模块500放电，使续流模块500输出端输出直流输出信号至负载。
由此，可以实现无论直流信号小于还是大于直流输出信号时都可以有持续的交流输入电流输入，直流信号可以连续的向储能模块200充电，从而可以大大提高交流输入电流的功率因数。
本发明实施例的技术方案，通过在直流信号小于直流输出信号的时间段内通过控制模块控制第一开关导通且控制第二开关关断，实现直流信号可根据第一开关的导通向储能模块充电，储能模块通过续流模块放电输出直流输出信号，而在直流信号大于直流输出信号的时间段内通过控制模块控制第一开关关断且控制第二开关导通，实现直流信号可根据第二开关的导通向储能模块充电，储能模块通过续流模块放电输出直流输出信号，从而可以使直流信号在整个工频周期内都可以持续向储能模块充电，实现在维持低的直流输出电压的基础上，达到了交流输入电流的连续性，提高交流输入电流的功率因数。
图2为本发明实施例提供的一种交流直流转换控制电路中的储能模块的电路结构示意图。示例性的，参考图2，储能模块200包括第一电感L1，续流模块500包括第一单向导通器件D1和第一电容C1；
第一电感L1的第一端与第一单向导通器件D1的负端电连接并接入直流信号的正端信号，第一电感L1的第二端与第一电容C1的第一端以及第一开关300的第一端电连接；
第一单向导通器件D1的正端与第一电容C1的第二端以及所第二开关400的第一端电连接，第一电容C1的第一端和第二端作为转换电路的直流信号输出端；
第一开关300的第二端与第二开关400的第二端短接后接入直流信号的负端信号。
具体的，参考图2，整流模块100可为整流桥，整流桥将交流信号转换为直流信号，并通过整流桥的正母线输出端输出，在第一开关300导通第二开关400关断期间，直流信号通过第一开关300向第一电感L1充电，第一电感L1通过第一单向导通器件D1和第一电容C1组成的续流电路续流放电，第一电容C1两端的电压即为添加至交流直流转换控制电路负载上的电压。在第一开关300关断第二开关400导通期间，直流信号向第一电感L1充电，第一电感L1通过第一单向导通器件D1和第一电容C1组成的续流电路续流放电，从而使得直流信号连续向第一电感L1充电，可以实现交流输入电流的连续输入。
图3是本发明实施例中的提供的另一种交流直流转换控制电路中的储能模块的电路结构示意图。示例性的，参考图3，储能模块200包括形成耦合关系的第二电感L2和第三电感L3，续流模块500包括第二单向导通器件D2和第二电容C2；
第二电感L2的第一端与第二电容C2的第一端电连接并接入直流信号的正端信号，第二电感L2的第二端与第一开关300的第一端电连接；
第三电感L3的第一端与第二电容C2的第二端电连接，第三电感L3的第二端与第二单向导通器件D2的正端以及第二开关400的第一端电连接；
第二单向导通器件D2的负端与第二电容C2的第一端电连接，第二电容C2的第一端和第二端作为转换电路的直流信号输出端；
第一开关300的第二端与第二开关400的第二端短接后接入直流信号的负端信号。
具体地，参考图3，整流模块100可为整流桥，整流桥将交流信号转换为直流信号，并通过整流桥的正母线输出端输出，在第一开关300导通第二开关400关断期间，直流信号通过第一开关300向第二电感L2充电，第二电感L2耦合到第三电感L3，即直流信号也向第三电感L3充电，第三电感L3通过第二单向导通器件D2和第二电容C2组成的续流电路续流放电，同样的，第二电容C2两端的电压即为添加至交流直流转换控制电路负载上的电压；在第一开关300关断第二开关400导通期间，直流信号向第二电感L2充电，第二电感L2耦合到第三电感L3，即直流信号也向第三电感L3充电，第三电感L3通过第二单向导通器件D2和第二电容C2组成的续流电路续流放电，从而使得直流信号连续向第三电感L3充电，可以实现交流输入电流的连续输入。
可选地，图4为本发明实施例提供的第二开关的结构示意图。图4示例性地示出了5种第二开关的实现形式，第二开关400为双向阻断型开关。第一开关300可为MOSFET、IGBT、三极管等可控开关。
具体地，参考图4，第二开关是一个双向阻断开关，即在关断状态下，可以承受双向阻断电压，普通的可控开关(MOSFET,IGBT,三极管)不具备双向阻断能力。参考图4，以MOSFET为例，双向阻断开关可以是MOSFET与二极管反向串联，如图4中的(a)所示的NPN型MOSFET与二极管反向串联结构，(b)所示的PNP型MOSFET与二极管反向串联结构；或者两个MOSFET反向串联，如图4中的(c)所示的两个NPN型MOSFET反向串联结构，(d)所示的两个NPN型MOSFET反向串联结构。图4中的MOSFET也可以是逆阻型IGBT或者功率三极管，逆阻型IGBT是最新的具有双向阻断能力的可控器件，逆阻型IGBT的结构参考图4中的(e)所示的逆阻型IGBT结构。双向阻断的含义为：以图4中(a)形式的双向阻断开关为例进行说明，NPN型MOS管Qs1的第一端与二极管Ds1连接，当给NPN型MOS管Qs1的控制端一个控制信号时，由于二极管Ds1与MOS管Qs1反接，所以电流不会从二极管Ds1流出，但是电流也不会从MOS管Qs1的第二端流出，因为MOS管Qs1的控制端输出的电压被反向施加到MOS管Qs1内部的串联二极管，其仍然处于阻断状态，所以不会有电流流过，因此第二开关400在该交流直流转换控制电路中的作用是在当第一开关300关断时，电流采样模块700可以通过第二开关400检测流过储能模块200的电流。
图5是本发明实施例提供的一种交流直流转换控制电路中的控制模块的电路结构示意图。可选地，参考图5，在上述实施例的基础上，控制模块800包括：
第一比较器P1，第一比较器P1的第一端A1接入直流信号，第一比较器P1的第二端A2接入第一设定信号；
第一与门810，第一与门810的第一端与第一比较器P1的输出端A3电连接，第一与门810的输出端输出用于控制第二开关400的第一开关控制信号；
非门820，非门820的输入端与第一比较器P1的输出端A3电连接；
第二与门830，第二与门830的第一端与非门820的输出端电连接，第二与门830的第二端与第一与门810的第二端电连接，第二与门830的输出端输出用于控制第一开关300的第二开关控制信号。
具体地，结合图1至图5，第一比较器P1的第一端A1接入的可以是直流信号，也可以是将直流信号通过图2和图3中的第一分压电阻R1和第二分压电阻R2分压后产生的电压信号Vac。第一设定信号可以是控制模块800通过软件设定的第一参考电压，如可为5V、3.3V的弱电压信号，第一设定电压与直流输出信号相关。将直流信号(或分压后产生的电压信号Vac)与第一设定信号通过第一比较器P1比较产生一个控制信号CTRL，该控制信号CTRL输送到第一与门810，通过第一与门810输出Vgs1信号分配第二开关400的驱动信号，该控制信号CTRL输送到非门820和第二与门830，通过第二与门830分配第一开关300的驱动信号。
可选地，继续参考图5，在上述实施例的基础上，控制模块800还包括：
第二比较器P2，第二比较器P2的第一端B1接入第二设定信号，第二比较器P2的第二端B2接入电压采样信号FB；在第二比较器P2的第二端B2和输出端B3之间连接有阻抗元件R0和第三电容C3，通过阻抗元件R0和第三电容C3可以对第二比较器P2第二输入端输入的信号进行积分。
乘法器840，乘法器840的第一端与第二比较器P2的输出端B3电连接，乘法器840的第二端接入直流信号；
第三比较器P3，第三比较器P3的第一端与乘法器840的输出端电连接；
RS触发器850，RS触发器850的R端与第三比较器P3的输出端电连接，RS触发器850的正输出端与第一与门810的第二端电连接。
可选地，如图5所示，在上述实施例的基础上，控制模块还可以包括调整模块，调整模块860的输入端接入电流采样信号Isw，调整模块860的输出端与第三比较器P3的第二端电连接。
具体地，示例性的，结合图1至图5，第二比较器P2的第一端B1接入的第二设定信号可以是控制模块800通过软件设定的第二参考电压，如可为5V、3.3V的弱电压信号。电压采样信号FB与第二设定信号通过第二比较器P2产生一个误差信号，该误差信号输送到乘法器840的第一端，乘法器840的第二端接入直流信号或图2和图3中的通过第一分压电阻R1和第二分压电阻R2分压后产生的电压信号Vac，从而通过乘法器840产生一个电流基准信号IREF，该电流基准信号IREF输入到第三比较器P3的第一端，第三比较器P3的第二端接入经调整模块860调整后的电流采样信号Isw，第三比较器输出为高电平信号，该高电平信号通过RS触发器输出仍为高电平信号，该高电平信号与第一比较器P1的输出结果相配合分别输出用于控制第一开关300和第二开关400导通或关断的Vgs2和Vgs1信号。当电流采样信号Isw大于电流基准信号IREF时，第三比较器P3的输出端会跳变为低电平信号，该跳变信号会触发RS触发器，从而关断相应的开关。
调整模块860可为前沿消隐(LEB，Leading edge blanking)模块，由于在开关管导通瞬间会有脉冲峰值电流，如果此时采样电流信号，会导致错误的控制，因此使用调整模块860消除这种误触发造成的隐患。前沿消隐LEB模块可以采用RC滤波实现。
可选地，参考图2和图3，在上述实施例的基础上，交流直流转换控制电路还包括绕组感应模块900，用于根据第一开关300和第二开关400的导通状态感应储能模块200并生成感应电压信号；
控制模块800用于根据接收到的感应电压信号调节输出的脉冲信号。
可选地，参考图2和图3，绕组感应模块900包括：
第四电感L4，第四电感L4的第一端与控制模块800的第一电源输入端VCC电连接，第四电感L4的第二端与控制模块800的第二电源输入端GND电连接；
第四电感L4的第一端通过第一阻抗元件R3与控制模块800的感应电压信号输入端电连接，第四电感L4的第二端通过第二阻抗元件R4与控制模块800的感应电压信号输入端电连接。
可选地，参考图5，控制模块800还包括：
第四比较器P4，第四比较器P4的第一端接入第三设定信号，第四比较器P4的第二端接入感应电压信号，第四比较器P4的输出端与RS触发器的S端电连接。
具体地，结合图1至图5，第四电感L4的第一端通过第三单向导通器件与控制模块800的第一电源输入端VCC电连接，第四电容C4与第四电感L4的第二端电连接，通过第四电感L4一方面可以为整个转换控制电路提供供电电压，另一方面，当开关(第一开关300或者第二开关400)关断后，第一电感电流经过第一单向导通器件D1，直流输出电压Vo续流，第一电感L1的电流线性下降。等到电流下降为零时，开关管的寄生电容和电感产生寄生振荡，并耦合到第一电感L1的耦合辅助绕组第四电感L4上，并检测流过第四电感L4的电压信号Va。该检测的第四电感L4的电压信号Va输入到第四比较器P4的第二输入端，第四比较器P4的第一端接入第三设定信号Vth，当该检测的第四电感L4的电压信号Va出现下降且下降到第三设定信号Vth时，第四比较器P4输出端的输出信号ZCD由高电平信号跳变为低电平信号，即出现下降沿，该下降沿通过RS触发器的Q端触发RS触发器，重新导通第一开关管300，并进入下一个开关周期。其中，检测到第四电感L4的电压信号Va出现下降是因为此时第一电感L1的电流过零，第一电感L1的电流过零后，开关管的寄生电容和第一电感会产生寄生振荡导致电压信号Va下降。因此，可以通过检测第四电感L4的电压信号Va检测第一电感L1的电流过零信号。
需要说明的是，上述控制方式实施例，仅仅针对临界断续模式下的峰值电流模式控制。本领域技术人员可以在不影响本发明本质的前提下，采用其他的控制方式，如平均电流模式控制、电压模式控制(恒导通时间)等各种控制方法。
图6为本发明实施例中提供的一种交流直流转换控制电路在工频周期内的工作波形图，结合图1至如图6，Vd为直流信号，Vo为直流输出信号，Isw为电流采样信号，IREF为乘法器840产生的一个电流基准信号，CTRL为第一比较器P1产生的控制信号，PWM为RS触发器输出的脉冲信号，Vgs1为第一与门810输出的用于分配第二开关400的驱动信号电压变化，Vgs2为第二与门820输出的用于分配第一开关300的电压变化驱动信号。
图7为本发明实施例中提供的一种交流直流转换控制电路在开关周期内的工作波形图，其中图中(a)为在一个开关周期内直流信号小于直流输出信号时的各个信号的变化波形，图中(b)为在一个开关周期内直流信号大于直流输出信号时的各个信号的变化波形。结合图1至如图7，CTRL为第一比较器P1产生的控制信号，Vgs1为第一与门810输出的用于分配第二开关400的驱动信号，Vgs2为第二与门820输出的用于分配第一开关300的驱动信号，Va为检测的第四电感L4的电压信号，Isw为电流采样信号，IREF为乘法器840产生的一个电流基准信号，ZCD为第四比较器P4输出端的输出信号，PWM为RS触发器输出的脉冲信号。
下面结合图1至图7对交流直流转换控制电路的整体工作原理进行说明：
交流信号通过交流输入正端U1、交流输入负端U2输入到整流模块100，整流模块100将交流输入端输入的交流信号调整为直流信号输送到储能模块200和控制模块500。参考图2，在储能模块200为第一电感L1，续流模块500为第一电容C1和第一单向导通器件D1时，当直流信号小于直流输出信号时，控制模块800控制第一开关300导通并控制第二开关400关断，直流信号通过第一开关300向第一电感L1充电，第一电感L1通过第一电容C1和第一单向导通器件D1续流放电，第一电容C1将放电输出的直流电压信号输出；当直流信号大于直流输出信号时，控制模块800控制第二开关400导通并控制第一开关300关断，直流信号根据第二开关400的导通向第一电感L1充电，第一电感L1通过第一电容C1和第一单向导通器件D1续流放电，第一电容C1将放电输出的直流电压信号输出，由此，可以使得直流信号持续向第一电感L1充电，使整流模块100交流输入端交流输入电流连续。参考图3，当储能模块200为形成耦合关系的第二电感L2和第三电感L3，续流模块500为第二电容C2和第二单向导通器件D2的实施例时，当直流信号小于直流输出信号时，控制模块800控制第一开关300导通控制第二开关400关断，直流信号通过第一开关300向第二电感L2充电，第二电感L2将电压信号耦合到第三电感L3并对第三电感L3充电，第三电感L3通过第二电容C2和第二单向导通器件D2续流放电，第二电容C2将放电输出的直流电压信号输出；当直流信号大于直流输出信号时，控制模块800控制第二开关400导通控制第一开关300关断，直流信号根据第二开关400的导通向向第二电感L2充电，第二电感L2将电压信号耦合到第三电感L3并对第三电感L3充电，第三电感L3通过第二电容C2和第二单向导通器件D2续流放电，第二电容C2将放电输出的直流电压信号输出，由此，可以使得直流信号持续向第三电感L3充电，使整流模块100交流输入端交流输入电流连续。
当直流信号小于直流输出信号时，控制模块800控制第一开关300导通并控制第二开关400关断的实现过程为：控制模块800将其第一比较器P1的第一端A1接收到的直流信号与第一设定信号进行比较产生一个控制信号CTRL，该控制信号CTRL输出为低电平信号，该低电平信号分别输入到第一与门810的第一端和非门820的输入端，该低电平信号输入到第一与门810的第一端用于分配第二开关的导通，该低电平信号经非门820输出为高电平信号后输入到第二与门830的第二端，用于分配第一开关的导通，该控制信号CTEL的波形可参考图7的(a)中的t0-t1时间段对应的变化波形；同时控制模块800将其第二比较器P2的第二端接收到的电压采样信号与第二设定信号比较产生一个误差信号，经该误差信号通过乘法器840与控制模块800接收到的直流信号相乘得到一个电流基准信号IREF，并将该电流基准信号IREF通过第三比较器P3与第三比较器P3的第二端接收到的电流采样信号Isw进行比较输出高电平信号，该高电平信号通过RS触发器输出仍为高电平信号，该高电平信号分别输入到第一与门810的第二输入端和第二与门830的第一输入端，第一与门810根据其第一端输入的CTRL低电平信号和其第二端输入的高电平信号向第二开关400输入低电平信号(该低电平信号可参考图6和图7中的(a)中的Vgs1在t0-t1时间段对应的波形变化)控制第二开关400关断；第二与门830根据其第一端输入的高电平信号和其第二端输入的高电平信号(该高电平信号可参考图6和图7中的(a)中的Vgs2在t0-t1时间段对应的波形变化)向第一开关300输入高电平信号控制第一开关300导通。当电流采样信号Isw大于电流基准信号IREF时，第三比较器P3的输出端跳变为低电平信号(可参考图7中(a)中的t1时刻Isw的变化)，该跳变信号会触发RS触发器触发，从而关断第一开关300直到进入下一个开关周期。
当直流信号大于直流输出信号时，控制模块800控制第二开关400导通控制第一开关300关断的实现过程为：控制模块800将其第一比较器P1的第一端A1接收到的直流信号与第一设定信号进行比较产生一个控制信号CTRL，该控制信号CTRL输出为高电平信号，该高电平信号分别输入到第一与门810的第一端和非门820的输入端，该高电平信号输入到第一与门810的第一端用于分配第二开关400的导通，该高电平信号经非门820输出为低电平信号后输入到第二与门830的第二端，用于分配第一开关300的导通，该控制信号CTEL的波形可参考图7的(b)中的t0-t1时间段对应的变化波形；同时控制模块800将其第二比较器P2的第二端接收到的电压采样信号与第二设定信号比较产生一个误差信号，经该误差信号通过乘法器840与控制模块800接收到的直流信号相乘得到一个电流基准信号IREF，并将该电流基准信号IREF通过第三比较器P3与第三比较器P3的第二端接收到的电流采样信号Isw进行比较输出高电平信号，该高电平信号通过RS触发器输出仍为高电平信号，该高电平信号分别输入到第一与门810的第二输入端和第二与门830的第一输入端，第一与门810根据其第一端输入的CTRL高电平信号和其第二端输入的高电平信号向第二开关400输入高电平信号(该高电平信号可参考图6和图7中(b)中的Vgs1在t0-t1时间段对应的波形变化)控制第二开关400导通；第二与门830根据其第一端输入的高电平信号和其第二端输入的低电平信号(该低电平信号可参考图6和图7中(b)的Vgs2在t0-t1时间段对应的波形变化)向第一开关300输入低电平信号控制第一开关300关断。当电流采样信号Isw大于电流基准信号IREF时，第三比较器P3的输出端跳变为低电平信号(可参考图7中(b)中的t1时刻Isw的变化)，该跳变信号会触发RS触发器触发，从而关断第二开关400直到进入下一个开关周期。
检测第一电感L1的电流过零信号的具体实现过程为：示例性的，结合图1至图7，在开关(第一开关300或者第二开关400)导通期间，检测的第四电感L4的电压信号Va上感应到一个负电压(可参考图7中(a)和(b)中的t0-t1时间段对应的Va波形)，第四比较器P4的输出信号ZCD为低电平信号(可参考图7中(a)和(b)中的t0-t1时间段对应的ZCD的波形)。假设第四电感L4与第一电感L1绕组的匝比是1:NT，第一阻抗元件R3的阻值为Ra1，第二阻抗元件R4的阻值为Ra2，Ra2/(Ra1+Ra2)＝Ka，其幅度Ka*Vd/N(第一开关300导通)或者Ka*(Vd-Vo)/NT(第二开关400导通)。当开关(第一开关300或者第二开关400)关断(即参考图7中的(a)和(b)中的t1-t2对应的时间段)，第一单向导通器件D1导通，电压信号Va的电压为正，幅度Ka*Vo/NT，此时第四比较器P4的输出信号ZCD变为高电平信号。当第一电感L1的电流过零后，开关管的寄生电容和第一电感L1产生寄生振荡，电压信号Va会下降，当其电压下降到第三设定信号Vth时，第四比较器P4翻转，其输出端输出信号ZCD由高电平信号反转为低电平信号(可参考图7中Va波形和ZCD波形在t2a时刻的变化)，第四比较器P4翻转，ZCD的下降沿触发RS触发器，重新导通开关管，进入下一个开关周期。在第四比较器P4翻转(ZCD的下降沿)到开关管重新导通，存在一个内部电路延时引起的一个较小的延时Td(参考图7中的Td时段)，可用于实现开关管在最小电压处导通，提高效率。利用与第一电感L1相耦合的辅助绕组第四电感L4的电压，实现第一电感L1的电流过零的检测及开关的最小电压导通。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种交流直流转换控制电路，其特征在于，包括：
整流模块，用于将交流信号转换为直流信号并输出；
储能模块、第一开关和第二开关，所述直流信号根据所述第一开关和所述第二开关导通状态向所述储能模块充电；
续流模块，所述储能模块根据所述第一开关和所述第二开关的导通状态通过所述续流模块续流放电；
电压采样模块，用于采样所述转换电路的直流输出信号并输出电压采样信号；
电流采样模块，用于采样流经所述第一开关和所述第二开关的电流并输出电流采样信号；
控制模块，用于根据接收到的所述直流信号与第一设定信号输出脉冲信号至所述第一开关或者所述第二开关，以及根据接收到的所述电压采样信号和所述电流采样信号调节输出的所述脉冲信号；其中，所述第一设定信号与直流输出信号相关。
2.根据权利要求1所述的交流直流转换控制电路，所述储能模块包括第一电感，所述续流模块包括第一单向导通器件和第一电容；
所述第一电感的第一端与所述第一单向导通器件的负端电连接并接入所述直流信号的正端信号，所述第一电感的第二端与所述第一电容的第一端以及所述第一开关的第一端电连接；
所述第一单向导通器件的正端与所述第一电容的第二端以及所述第二开关的第一端电连接，所述第一电容的第一端和第二端作为所述转换电路的直流信号输出端；
所述第一开关的第二端与所述第二开关的第二端短接后接入所述直流信号的负端信号。
3.根据权利要求1所述的交流直流转换控制电路，所述储能模块包括形成耦合关系的第二电感和第三电感，所述续流模块包括第二单向导通器件和第二电容；
所述第二电感的第一端与所述第二电容的第一端电连接并接入所述直流信号的正端信号，所述第二电感的第二端与所述第一开关的第一端电连接；
所述第三电感的第一端与所述第二电容的第二端电连接，所述第三电感的第二端与所述第二单向导通器件的正端以及所述第二开关的第一端电连接；
所述第二单向导通器件的负端与所述第二电容的第一端电连接，所述第二电容的第一端和第二端作为所述转换电路的直流信号输出端；
所述第一开关的第二端与所述第二开关的第二端短接后接入所述直流信号的负端信号。
4.根据权利要求1-3任一项所述的交流直流转换控制电路，所述第二开关为双向阻断型开关。
5.根据权利要求1-3任一项所述的交流直流转换控制电路，所述控制模块包括：
第一比较器，所述第一比较器的第一端接入所述直流信号，所述第一比较器的第二端接入所述第一设定信号；
第一与门，所述第一与门的第一端与所述第一比较器的输出端电连接，所述第一与门的输出端输出用于控制所述第二开关的第一开关控制信号；
非门，所述非门的输入端与所述第一比较器的输出端电连接；
第二与门，所述第二与门的第一端与所述非门的输出端电连接，所述第二与门的第二端与所述第一与门的第二端电连接，所述第二与门的输出端输出用于控制所述第一开关的第二开关控制信号。
6.根据权利要求5所述的交流直流转换控制电路，所述控制模块还包括：
第二比较器，所述第二比较器的第一端接入第二设定信号，所述第二比较器的第二端接入所述电压采样信号；
乘法器，所述乘法器的第一端与所述第二比较器的输出端电连接，所述乘法器的第二端接入所述直流信号；
第三比较器，所述第三比较器的第一端与所述乘法器的输出端电连接；
RS触发器，所述RS触发器的R端与所述第三比较器的输出端电连接，所述RS触发器的正输出端与所述第一与门的第二端电连接。
7.根据权利要求6所述的交流直流转换控制电路，所述控制模块还包括：
调整模块，所述调整模块的输入端接入所述电流采样信号，所述调整模块的输出端与所述第三比较器的第二端电连接。
8.根据权利要求6所述的交流直流转换控制电路，还包括：
绕组感应模块，用于根据所述第一开关和所述第二开关的导通状态感应所述储能模块并生成感应电压信号；
所述控制模块用于根据接收到的所述感应电压信号调节输出的所述脉冲信号。
9.根据权利要求8所述的交流直流转换控制电路，所述绕组感应模块包括：
第四电感，所述第四电感的第一端与所述控制模块的第一电源输入端电连接，所述第四电感的第二端与所述控制模块的第二电源输入端电连接；
所述第四电感的第一端通过第一阻抗元件与所述控制模块的感应电压信号输入端电连接，所述第四电感的第二端通过第二阻抗元件与所述控制模块的所述感应电压信号输入端电连接。
10.根据权利要求8所述的交流直流转换控制电路，所述控制模块还包括：第四比较器，所述第四比较器的第一端接入第三设定信号，所述第四比较器的第二端接入所述感应电压信号，所述第四比较器的输出端与所述RS触发器的S端电连接。
CN201911410450.7A 2019-12-31 2019-12-31 一种交流直流转换控制电路 Pending CN111049401A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911410450.7A CN111049401A (zh) 2019-12-31 2019-12-31 一种交流直流转换控制电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911410450.7A CN111049401A (zh) 2019-12-31 2019-12-31 一种交流直流转换控制电路

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111049401A true CN111049401A (zh) 2020-04-21

Family

ID=70241765

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911410450.7A Pending CN111049401A (zh) 2019-12-31 2019-12-31 一种交流直流转换控制电路

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111049401A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112152490A (zh) * 2020-09-23 2020-12-29 南京信息工程大学 一种具有母线谐波吸收功能的动力电池集成充电功率变换器及控制方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09261950A (ja) * 1996-03-22 1997-10-03 Taiyo Yuden Co Ltd パルス制御回路及び同期整流回路
CN103227567A (zh) * 2013-04-22 2013-07-31 浙江大学 一种双开关降压型直流-直流转换电路
US20150180331A1 (en) * 2013-12-20 2015-06-25 Chengdu Monolithic Power Systems Co., Ltd. Boost pfc converter, method and control circuit used for boost pfc converter
CN106160521A (zh) * 2015-04-21 2016-11-23 沛旸科技有限公司 电源供应器
US20160359421A1 (en) * 2014-12-07 2016-12-08 Alpha And Omega Semiconductor (Cayman) Ltd. Power supply device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09261950A (ja) * 1996-03-22 1997-10-03 Taiyo Yuden Co Ltd パルス制御回路及び同期整流回路
CN103227567A (zh) * 2013-04-22 2013-07-31 浙江大学 一种双开关降压型直流-直流转换电路
US20150180331A1 (en) * 2013-12-20 2015-06-25 Chengdu Monolithic Power Systems Co., Ltd. Boost pfc converter, method and control circuit used for boost pfc converter
US20160359421A1 (en) * 2014-12-07 2016-12-08 Alpha And Omega Semiconductor (Cayman) Ltd. Power supply device
CN106160521A (zh) * 2015-04-21 2016-11-23 沛旸科技有限公司 电源供应器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112152490A (zh) * 2020-09-23 2020-12-29 南京信息工程大学 一种具有母线谐波吸收功能的动力电池集成充电功率变换器及控制方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11005361B2 (en) Control circuit and method of a switching power supply
US6594161B2 (en) Power converter having independent primary and secondary switches
US6671189B2 (en) Power converter having primary and secondary side switches
CN109247081B (zh) 半桥谐振转换器、使用它们的电路、以及对应的控制方法
EP3414821B1 (en) Dc/dc resonant converters and power factor correction using resonant converters, and corresponding control methods
US6269012B1 (en) Energy efficient power supply with light-load detection
US9088216B2 (en) Controller for a synchronous rectifier switch
CN107086793B (zh) 一种用于同步整流功率变换器的动态补偿控制电路
US8625319B2 (en) Bridgeless PFC circuit for critical continuous current mode and controlling method thereof
US10263510B2 (en) DC/DC resonant converters and power factor correction using resonant converters, and corresponding control methods
JP2009543532A (ja) 高効率電力変換器システム
EP3414823B1 (en) Dc/dc resonant converters and power factor correction using resonant converters, and corresponding control methods
US20200328683A1 (en) Switching mode power supply circuit for three phase ac input
US20200366207A1 (en) Mode switching circuit and mode switching method for switching power supply
EP0934623A1 (en) A switched-mode power supply
CN112189301B (zh) 图腾柱型单相pfc转换器
CN111464034A (zh) 电源转换器、用于开关模式电源的同步整流器控制器及其方法
CN110994997A (zh) 开关电源装置的控制装置
EP3414825A1 (en) Dc/dc resonant converters and power factor correction using resonant converters, and corresponding control methods.
CN114977818A (zh) 隔离电源转换器的控制电路和控制方法
EP3414822B1 (en) Dc/dc resonant converters and power factor correction using resonant converters, and corresponding control methods
CN111049401A (zh) 一种交流直流转换控制电路
CN210780542U (zh) 高功率因数的控制电路以及ac/dc转换电路
WO2017137342A1 (en) Dc/dc resonant converters and power factor correction using resonant converters, and corresponding control methods
WO2021135343A1 (zh) 电流检测装置和功率因数矫正装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination