CN111245260A - 无桥pfc开关电源电路 - Google Patents

无桥pfc开关电源电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无桥PFC开关电源电路，包括：交流输入源AC、第一电感L1和第二电感L2、第一二极管D1和第二二极管D2、第一开关管Q1和第二开关管Q2、第一电流阻断器10和第二电流阻断器20、输出电容Co、第一电流采样电阻Rcs、第一续流二极管DB1和第二续流二极管DB2、电流阻断器驱动电路部分30和无桥PFC环路控制部分40。本发明的方案，其电流阻断器完美的解决了双BOOST无桥PFC拓扑电感电流分流的问题，从而使所有的平均电流模式控制的PFC控制器都适用于本发明电路中，实现了结构简单、成本低、信号处理简单的有益效果。

Description

无桥PFC开关电源电路
技术领域
本发明属于电力电子技术领域，尤其是涉及一种双BOOST无桥PFC开关电源电路。
背景技术
PFC(Power Factor Correctiong，功率因数校正)是指有效功率与总功耗电量(视在功率)之间的关系，也就是有效功率除以总功耗电量(视在功率)的比值。功率因数可以直接衡量电力被有效利用的程度，当功率因数值越大，代表其电力利用率越高。
无桥PFC结构减少了整流桥，使得系统损耗显著降低，因其效率上显著的优点而受到广泛的关注。基本型无桥PFC电路拓扑存在正负半周期内电流方向的辩识难点，从而使得输入电流的检测成为一个难点，为解决这个难点广大研究者发明了诸如以下专利：
专利号为201210453486.5的专利公开了一种无桥PFC电路电感电流采样装置及方法，如图1所示(来源于专利附图3)，一种无桥PFC开关电源电路，包括第一电感L1、第二电感L2、第一二极管D1、第二二极管D2、第一开关管S1、第二开关管S2、第一采样单元V1、第二采样单元V2、第三采样单元V3及交流输入第一端L、交流输入第二端N、输出正端和输出负端，其连接关系是，第一电感L1的第一端连接交流输入源AC的第一端L，第一电感L1的第二端分别连接第一开关管S1的漏极和第一二极管D1的阳极，第一开关管S1的源极通过第一采样单元V1接地；第二电感L2的第一端连接交流输入源AC的第二端N，第二电感L2的第二端分别连接第二开关管S2的漏极和第二二极管D2的阳极，第二开关管S2的源极通过第二采样单元V2接地；第三采样单元V3串接在输出负端与地之间。但是该电路采用了三个电流采集单元，硬件电路复杂，电子元器件较多。
专利号为201610218861.6的专利公开了一种无桥PFC开关电源电路，如图2所示，一种无桥PFC开关电源电路，采用的目前比较主流的图腾无桥PFC拓扑，但电流采样和控制方法非常复杂，采用数字控制方式成本较高。
专利号为EP2225822B1的专利公开了一种无桥升压变换器的控制系统和方法，如图3所示，一种无桥PFC开关电源电路，其电路中电流在交流输入源AC的工频正半周期，电感电流的流向如图4所示。由此可看出，该电路的电感采样电流存在反向流出分支电流，不能直接适用于平均电流模式控制的PFC控制器。为了满足现有平均电流模式控制的PFC控制器的应用要求，需要引入高速运放做加法处理来合成总的电感采样电流的平均电流信号，电流采样单元复杂，硬件电路复杂，用现有平均电流模式控制的PFC控制器做主控芯片时，高速运放还需要负压供电，其供电电路也会增加产品成本。
如上分析，目前实现的连续模式的无桥PFC电流的采样手段中，大多数采用2个或以上的电流采样单元。用电流互感器采样单元合成电感平均电流的方案，在过零点处的采样很容易失真，导致波形畸变。而用电阻采样单元合成电感平均电流的方案，需要经过高速运放进行电流采样信号处理，电流采样信号处理相对复杂，高速运放还需要用负压供电，电子元器件多，成本、体积问题也不容小视。主流的图腾无桥PFC拓扑一般要用到数字控制，对软件开发人员的要求比较高，成本也比较高，电子元器件也非常多。
现有技术中，存在电流采样电路结构复杂、成本高和信号处理难度大等缺陷。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述缺陷，提出一种无桥PFC开关电源电路，以解决无桥PFC电路正负半周期电流采样困难，不能直接适用于平均电流模式控制的PFC控制器的难题。
本发明一方面提供一种无桥PFC开关电源电路，包括第一电感L1、第二电感L2、第一二极管D1、第二二极管D2、第一开关管Q1、第二开关管Q2、第一续流二极管DB1、第二续流二极管DB2、第一采样电阻Rcs和输出电容Co，其连接关系是，第一电感L1的第一端连接交流输入源AC的第一端，第一电感L1的第二端分别连接第一开关管Q1的漏极和第一二极管D1的阳极，第一开关管Q1的源极通过第一采样电阻Rcs连接第一续流二极管DB1的阳极，第一续流二极管DB1的阴极连接交流输入第二端；第二电感L2的第一端连接交流输入源AC的第二端，第二电感L2的第二端分别连接第二开关管Q2的漏极和第二二极管D2的阳极，第二开关管Q2的源极通过第一采样电阻Rcs连接第二续流二极管DB2的阳极，第二续流二极管DB2的阴极连接交流输入第一端；输出电容Co的第一端分别连接第一二极管D1的阴极及第二二极管D2的阴极，还包括两个电流阻断器，分别为第一电流阻断器和第二电流阻断器，第一电流阻断器串接在第一开关管Q1的源极与第一采样电阻Rcs之间，第二电流阻断器串接在第二开关管Q2的源极与第一采样电阻Rcs之间；两个电流阻断器与第一采样电阻Rcs的连接点连接输出电容Co的第二端；在交流输入的工频正半周期，第二电流阻断器断开，第一电流阻断器导通，通过第一开关管Q1的通断控制，使第一电感L1的电流流入第一采样电阻Rcs的电流节点时无反向流出分支；在交流输入的工频负半周期，第一电流阻断器断开，第二电流阻断器导通，通过第二开关管Q2的通断控制，使第二电感的L2的电流流入第一采样电阻Rcs的电流节点时无反向流出分支。
优选的，所述电流阻断器为MOS管，两个电流阻断器分别为第三开关管Q3和第四开关管Q4，第三开关管Q3的源极连接第一开关管Q1的源极，第三开关管Q3的漏极连接第一采样电阻Rcs；第四开关管Q4的源极连接第二开关管Q2的源极，第四开关管Q4的漏极连接第一采样电阻Rcs。
优选的，所述第三开关管Q3和第四开关管Q4，由电流阻断器的驱动电路来驱动，电流阻断器驱动电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和电流阻断器控制单元，第一电阻R1与第二电阻R2串联在交流输入第二端与地之间，第一电阻R1与第二电阻R2的串联连接点与电流阻断器控制单元的N线电压检测端Nsense连接；第三电阻R3与第四电阻R4串联在交流输入第一端与地之间，第一电阻R1与第二电阻R4的串联连接点与电流阻断器控制单元的L线电压检测端Lsense连接。
优选的，所述电流阻断器驱动电路的电流阻断器控制单元，包括第一比较器U1和第二比较器U2，第一比较器U1的同相端连接电流阻断器控制单元的L线电压检测端Lsense、反相端连接N线电压检测端Nsense、输出端连接GL端，第二比较器U2的同相端连接电流阻断器控制单元的N线电压检测端Nsense、反相端连接L线电压检测端Lsense、输出端连接GN端。
优选的，所述电流阻断器驱动电路的电流阻断器控制单元，包括第八电阻R8和第九电阻R9，第八电阻R8的第一端连接电流阻断器控制单元的L线电压检测端Lsense，第八电阻R8的第二端连接GL端，第九电阻R9的第一端连接电流阻断器控制单元的N线电压检测端Nsense，第九电阻R9的第二端连接GN端。
优选的，所述电流阻断器为二极管，两个电流阻断器分别为第三二极管D3和第四二极管D4，第三二极管D3的阳极连接第一开关管Q1的源极，第三二极管D3的阴极连接第一采样电阻Rcs；第四二极管D4的阳极连接第二开关管Q2的源极，第四二极管D4的阴极连接第一采样电阻Rcs。
优选的，所述第一开关管Q1和第二开关管Q2，由PFC环路控制单元进行驱动，PFC环路控制单元包括：第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第一电容C1和PFC环路控制单元41，其连接关系是，第五电阻R5与第六电阻R6串联在PFC开关电源输出正端与地之间，第五电阻R5与第六电阻R6的串联连接点连接PFC环路控制单元41的输出电压检测端Vsense端；第七电阻R7与第一电容C1串联在第一、第二续流二极管DB1、DB2的阳极连接形成的第二连接点与地之间，第七电阻R7与第一电容C1的串联连接点连接PFC环路控制单元41的电感平均电流采样端CS；PFC环路控制单元的SW1端连接第一开关管Q1的栅极，PFC环路控制单元的SW2端连接第二开关管Q2的栅极。
优选的，所述第一电流阻断器串接在第一开关管Q1的漏极与第一电感L1之间，第二电流阻断器串接在第二开关管Q2的漏极与第二电感L2之间。
优选的，所述第一电流阻断器串接在第一开关管Q1的源极与第一采样电阻Rcs之间，第二电流阻断器串接在第二开关管Q2的漏极与第二电感L2之间；或者第一电流阻断器串接在第一开关管Q1的漏极与第一电感L1之间，第二电流阻断器串接在第二开关管Q2的源极与第一采样电阻Rcs之间。
如上所述，本发明通过电流阻断器完美地解决了双BOOST无桥PFC拓扑电感电流分流所造成的电流采样问题，实现了结构简单、成本低、采样电流信号处理简单的有益效果，从而使所有的平均电流模式控制的PFC控制器都可适用于本发明的无桥PFC开关电源电路中。
本发明无桥PFC开关电源电路比之现有技术的有益效果具体如下：
1、本发明无桥PFC开关电源电路通过增加电流阻断器，使电流采样信号只需要通过第一采样电阻Rcs就可以采样到完整的总电感电流，极大程度的简化了电流采样电路，电流采样信号处理非常简单；
2、本发明无桥PFC开关电源电路比之现有技术方案的产品成本更低，控制更加简单。
附图说明
图1为现有无桥PFC开关电源电路第一种技术方案的电路原理图；
图2为现有无桥PFC开关电源电路第二种技术方案的电路原理图；
图3为现有无桥PFC开关电源电路第三种技术方案的电路原理图；
图4为现有无桥PFC开关电源电路第三种技术方案示出电流流向的电路图；
图5为本发明构思的一种无桥PFC开关电源电路的电路图；
图6为本发明第一实施例无桥PFC开关电源电路的电路原理图；
图7为本发明电流阻断器控制单元的比较器驱动法的电路图；
图8为本发明电流阻断器控制单元的电阻直驱法的电路图；
图9为本发明PFC环路控制单元SW1和SW2的异步高频驱动信号波形图；
图10为本发明PFC环路控制单元SW1和SW2的同步高频驱动信号波形图；
图11为本发明工频正半周期第一电感L1的能量存储时电流路径示意图；
图12为本发明工频正半周期第一电感L1的能量释放时电流路径示意图；
图13为本发明第一实施例电路同步高频驱动工作波形；
图14为本发明第一实施例电路异步高频驱动工作波形；
图15为本发明第二实施例无桥PFC开关电源电路及控制方法原理图；
图16为本发明第三实施例无桥PFC开关电源电路及控制方法原理图。
具体实施方式
为了使本发明更加清楚明白，以下将结合附图及具体实施例，对现有技术方案及本发明技术方案进行更加清楚、完整地描述。显然，所描述的实例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图5所示，为本发明构思的一种无桥PFC开关电源电路的电路原理图，一种无桥PFC开关电源电路，包括交流输入源AC第一端、交流输入源AC第二端、第一电感L1和第二电感L2，第一电感L1的第一端连接交流输入源AC的第一端，第二电感L2的第一端连接交流输入源AC的第二端；
包括：第一二极管D1和第二二极管D2、第一开关管Q1和第二开关管Q2，第一电感L1的第二端连接第一二极管D1的阳极和第一开关管Q1的漏极，第二电感L2的第二端连接第二二极管D2的阳极和第二开关管Q2的漏极；第一二极管D1的阴极与第二二极管D2的阴极连接作为输出正端，第一电流采样电阻Rcs的第二端作为输出负端，用于与输出电容Co和输出负载RLoad连接。
包括：第一电流阻断器10和第二电流阻断器20、输出电容Co和第一电流采样电阻Rcs，输出电容Co的第一端连接第一二极管D1的阴极和第二二极管D2的阴极，输出电容Co的第二端连接第一电流阻断器10的第二端、第二电流阻断器20的第二端和第一电流采样电阻Rcs的第二端，第一电流阻断器10的第一端连接第一开关管Q1的源极，第二电流阻断器20的第二端连接第二开关管Q2的源极；其中，电流阻断器是可以有效阻止电感电流从阻断器第二端流向第一端的器件，输出电容Co的第一端还作为输出正端，输出电容Co的第二端还作为输出负端，负载Rload连接在输出电容Co的两端；
包括：第一续流二极管DB1和第二续流二极管DB2，第一续流二极管DB1的阳极和第二续流二极管DB2的阳极都连接至第一电流采样电阻Rcs的第一端，第一续流二极管DB1的阴极连接交流输入源AC的第二端，第二续流二极管DB2的阴极连接交流输入源AC的第一端。
优选地，上述第一电流阻断器10和上述第二电流阻断器20可以是开关管，也可以是二极管，以及其他可以有效阻止电感电流从阻断器第二端流向第一端的所有器件。
优选地，上述无桥PFC开关电源电路，其中第一开关管Q1和第一电流阻断器10可以互换位置，第二开关管Q2和第二电流阻断器20也可以互换位置。
以下将结合附图对发明的实施方式进行详细说明。
第一实施例
本发明第一实施例无桥PFC开关电源电路的电路原理图如图6所示，是一种基于开关管的电流阻断的无桥PFC开关电源电路及控制方法，包括：交流输入源AC、第一电感L1和第二电感L2，第一电感L1的第一端连接交流输入源AC的第一端，第二电感L2的第一端连接交流输入源AC的第二端；
包括：第一二极管D1和第二二极管D2、第一开关管Q1和第二开关管Q2，第一电感L1的第二端连接第一二极管D1的阳极和第一开关管Q1的漏极，第二电感L2的第二端连接第二二极管D2的阳极和第二开关管Q2的漏极；
包括：两个采用MOS管的电流阻断器，分别是第三开关管Q3和第四开关管Q4，还包括输出电容Co和第一电流采样电阻Rcs，输出电容Co的第一端连接第一二极管D1的阴极和第二二极管D2的阴极，输出电容Co的第二端连接第三开关管Q3的漏极、第四开关管Q4的漏极和第一电流采样电阻Rcs的第二端，第三开关管Q3的源极连接第一开关管Q1的源极，第四开关管Q4的源极连接第二开关管Q2的源极；
包括：第一续流二极管DB1和第二续流二极管DB2，第一续流二极管DB1的阳极和第二续流二极管DB2的阳极都连接至第一电流采样电阻Rcs的第一端，第一续流二极管DB1的阴极连接交流输入源AC的第二端，第二续流二极管DB2的阴极连接交流输入源AC的第一端；
还包括：电流阻断器驱动电路部分30和无桥PFC环路控制部分40，电流阻断器驱动电路部分30用于驱动两个电流阻断器Q3、Q4，无桥PFC环路控制部分40用于驱动开关管Q1、Q2。
优选地，电流阻断器驱动电路部分30包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、电流阻断器控制单元31，第一电阻R1的第一端连接交流输入源AC的第二端，第二电阻R2的第一端连接第一电阻R1的第二端和电流阻断器控制单元31的N线电压检测端Nsense，第二电阻R2的第二端连接输出电容Co的第二端；第三电阻R3的第一端连接交流输入源的第一端，第四电阻R4的第一端连接第三电阻R3的第二端和电流阻断器控制单元31的L线电压检测端Lsense，第四电阻R4的第二端连接输出电容Co的第二端；电流阻断器控制单元31的GL端连接第三开关管Q3的栅极，电流阻断器控制单元31的GN端连接第四开关管Q4的栅极。
优选地，电流阻断器控制单元31可以有两种实现方法，包括：比较器驱动法和电阻直驱法。
优选地，电流阻断器控制单元采用比较器驱动法，如图7所示，一种电流阻断器控制单元，包括：第一比较器U1和第二比较器U2，第一比较器U1的同相端连接电流阻断器控制单元的L线电压检测端Lsense、反相端连接N线电压检测端Nsense、输出端连接GL端，第二比较器U2的同相端连接电流阻断器控制单元的N线电压检测端Nsense、反相端连接L线电压检测端Lsense、输出端连接GN端。
优选地，电流阻断器控制单元采用电阻直驱法，如附图8所示，一种电流阻断器控制单元，包括：第八电阻R8和第九电阻R9，第八电阻R8的第一端连接电流阻断器控制单元的L线电压检测端Lsense，第八电阻R8的第二端连接GL端，第九电阻R9的第一端连接电流阻断器控制单元的N线电压检测端Nsense，第九电阻R9的第二端连接GN端。
优选地，无桥PFC的环路控制部分40包括：第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第一电容C1和PFC环路控制单元41，第五电阻R5的第一端连接输出电容Co的第一端，第六电阻R6的第一端连接第五电阻R5的第二端和PFC环路控制单元41的输出电压采样端Vsense，第六电阻R6的第二端连接输出电容Co的第二端；第七电阻R7的第一端连接第一电流采样电阻Rcs的第一端，第一电容C1的第一端分别连接第七电阻R7的第二端和PFC环路控制单元41的电感平均电流采样端CS，第一电容C1的第二端连接输出电容Co的第二端；PFC环路控制单元41的SW1端连接第一开关管Q1的栅极，PFC环路控制单元41的SW2端连接第二开关管Q2的栅极。
优选地，PFC环路控制单元41可以是任意的平均电流模式控制的PFC控制器，或者是其他能够对本发明专利所述的无桥PFC开关电源电路进行有效控制的控制器。
优选地，PFC环路控制单元41的SW1端和SW2端的输出驱动信号可以是异步高频驱动信号，如图9所示；也可以是同步高频驱动信号，如图10所示；或者是能够对本发明所述的无桥PFC开关电源电路的第一开关管Q1和第二开关管Q2进行有效驱动的任意方式。
本发明无桥PFC开关电源电路的工作原理如下，
交流输入源AC工作在工频正半周期时，第三开关管Q3在整个工频正半周期保持开通状态，第四开关管Q4在整个工频正半周期保持关断状态。能量存储时，第一电感L1的电流经第一开关管Q1--第三开关管Q3--第一采样电阻Rcs--第一续流二极管DB1及交流输入源的第二端，形成第一电感L1的电流流经第一采样电阻Rcs的电流节点时无反向流出分支的电感电流采样回路，通过第四开关管Q4的内部寄生二极管来阻断电流从第四开关管Q4的漏极流向源极，使第一电感L1能量储存时的电流都从第一电流采样电阻Rcs中流过，从而保障无桥PFC环路控制部分40能够采集到完整的第一电感L1的电流，第一电感L1在能量存储时的电流路径示意图如图11所示。第一电感L1在能量释放时的电流路径示意图如图12所示，第一电感L1的电流经第一二极管D1--输出正端--输出负端--第一采样电阻Rcs--第一续流二极管DB1及交流输入源的第二端，形成第一电感L1的电流流经第一采样电阻Rcs的电流节点时无反向流出分支的电感电流采样回路，通过第四开关管Q4的内部寄生二极管来阻断电流从第四开关管Q4的漏极流向源极，使第一电感L1能量释放时的电流都从第一电流采样电阻Rcs中流过，从而保障无桥PFC环路控制部分40能够采集到完整的第一电感L1的电流。从图11和图12示意图可以明显看出，第一电感L1的电流被第四开关管Q4的体二极管的阻断使其不能流过第二电感L2，使第一电感L1的电流全都流过第一采样电阻Rcs。而由于第一续流二极管DB1开通，第四开关管Q4关断，所以第二开关管Q2在整个正半周期时无论开关与否，都不会影响电路正常工作。
如上所述，交流输入源AC工作在工频负半周期时，工作方式类似。
由上述工作模态可知，第一采样电阻Rcs在交流输入源AC工作在工频正半周期时能够完整的采样到第一电感L1的电流，第一采样电阻Rcs在交流输入源AC工作在工频负半周期时能够完整的采样到第二电感L2的电流，使得本发明一种无桥PFC开关电源电路能够使用所有的平均电流模式控制的PFC控制器，或者是其他能够对本发明所述的无桥PFC开关电源电路进行有效控制的控制器，使控制部分更加简单、可靠。
本发明第一实施例无桥PFC开关电源电路工作波形如图13所示，PFC环路控制单元41的SW1端和SW2端的输出驱动信号选择同步高频驱动信号，电路工作波形包括：交流输入源AC的波形AC、第三开关管Q3的栅极驱动波形GL、第四开关管Q4的栅极驱动波形GN、第一开关管Q1的栅极驱动波形SW1、第二开关管的栅极驱动波形SW2、第一电感L1电流波形I-L1、第二电感L2电流波形I-L2和第一采样电阻Rcs的电流波形I-Rcs，从图13中可以看出，第一采样电阻Rcs流过的电流是第一电感L1和第二电感L2的电流之和，实现了一个采样电阻对两个电感的总电感电流的完整采样，以直接适用于所有的平均电流模式控制的PFC控制器。其中驱动波形GL和NL是工频互补的驱动信号，驱动为低电平时，第三开关管Q3或第四开关管Q4截止，靠其体内寄生二极管实现电流阻断功能。
另外，第一实施例中PFC环路控制单元41的SW1端和SW2端的输出驱动信号选择异步高频驱动信号时的电路工作波形如图14所示，工作方式和同步高频驱动的一样。从图14中可以看出，第一采样电阻Rcs流过的电流仍是第一电感L1和第二电感L2的电流之和，同样可实现一个采样电阻对两个电感的总电感电流的完整采样。
通过上述说明可知，现有技术方案的无桥PFC开关电源电路，为了满足现有平均电流模式控制的PFC控制器的应用要求，需要引入高速运放来合成电感平均电流信号，而高速运放还需要采用负压供电，会增加电源系统供电电路的复杂性。因此，现有方案的电流采样电路复杂。另外增加的电流采样电路，都是弱信号，容易受功率器件的干扰而使电源系统不稳定，布线复杂，成本高。
而本发明无桥PFC开关电源电路，只需要通过第一采样电阻Rcs就可以采样到完整的总电感电流，电流采样信号只需要一级RC滤波处理。如此，本发明通过增加电流阻断器后极大程度的简化了电流采样电路，电流采样信号处理非常简单，可以直接适用于所有的平均电流模式控制的PFC控制器，而无需高速运放合成、负压供电等辅助电路，成本更低，控制更加简单，还不会影响PFC控制器的环路，抗干扰能力强。
第二实施例
上述本发明第一实施例无桥PFC开关电源电路是由开关管作为电流阻断器件。本发明第二实施例如图15所示，与第一实施例的不同之处在于，采用二极管作为电流阻断器。
一种无桥PFC开关电源电路，包括：交流输入源AC、第一电感L1和第二电感L2，第一电感L1的第一端连接交流输入源AC的第一端，第二电感L2的第一端连接交流输入源AC的第二端；
包括：第一二极管D1和第二二极管D2、第一开关管Q1和第二开关管Q2，第一电感L1的第二端连接第一二极管D1的阳极和第一开关管Q1的漏极，第二电感L2的第二端连接第二二极管D2的阳极和第二开关管Q2的漏极；
包括：两个采用二极管的电流阻断器，分别是第三二极管D3和第四二极管D4，还包括输出电容Co、第一电流采样电阻Rcs，输出电容Co的第一端连接第一二极管D1的阴极和第二二极管D2的阴极，输出电容Co的第二端连接第三二极管D3的阴极、第四二极管D4的阴极和第一电流采样电阻Rcs的第二端，第三二极管D3的阳极连接第一开关管Q1的源极，第四二极管D4的阳极连接第二开关管Q2的源极；
包括：第一续流二极管DB1和第二续流二极管DB2，第一续流二极管DB1的阳极和第二续流二极管DB2的阳极都连接至第一电流采样电阻Rcs的第一端，第一续流二极管DB1的阴极连接交流输入源AC的第二端，第二续流二极管DB2的阴极连接交流输入源AC的第一端；
包括：无桥PFC环路控制部分40。无桥PFC环路控制部分40包括：第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第一电容C1和PFC环路控制单元41，第五电阻R5的第一端连接输出电容Co的第一端，第六电阻R6的第一端连接第五电阻R5的第二端和PFC环路控制单元41的输出电压检测端Vsense，第六电阻R6的第二端连接输出电容Co的第二端；第七电阻R7的第一端连接第一电流采样电阻Rcs的第一端，第一电容C1的第一端连接第七电阻R7的第二端和PFC环路控制单元41的电感平均电流采样端CS，第一电容C1的第二端连接输出电容Co的第二端；PFC环路控制单元41的SW1端连接第一开关管Q1的栅极，PFC环路控制单元41的SW2端连接第二开关管Q2的栅极。
从第二实施例可以看出，第二实施例的二极管方案较第一实施例的开关管方案，减少了电流阻断器驱动电路部分，但用二极管做阻断器的效率较用开关管做阻断器的效率是会差一些的。第二实施例在一些低端场合可以应用，所以也在本发明的保护范围之中。
第二实施例的无桥PFC开关电源电路的工作方式和第一实施例的一样，第二实施例是直接靠第三二极管D3和第四二极管D4来阻断第一电流采样电阻Rcs的流出分支的分流问题，形成电感的电流流经采样电阻Rcs的无流出分支的完整电流采样回路，从而使第一采样电阻Rcs能够在交流工作周期均可采样到完整的第一电感L1/第二电感L2的电流。其工作波形见图13和图14所示。与第一实施例相比，第二实施例仅仅是不需要第一实施例中开关管的GL和GN这两路驱动波形而已，其他波形和第一实施例一致。
通过上述说明可知，现有技术方案的无桥PFC开关电源电路，为了满足现有平均电流模式控制的PFC控制器的应用要求，需要引入高速运放来合成电感平均电流信号，而高速运放还需要采用负压供电，会增加电源系统供电电路的复杂性。因此，现有方案的电流采样电路复杂。另外增加的电流采样电路，都是弱信号，容易受功率器件的干扰而使电源系统不稳定，布线复杂，成本高。
而本发明无桥PFC开关电源电路，只需要通过第一采样电阻Rcs就可以采样到完整的总电感电流，电流采样信号只需要一级RC滤波处理。如此，本发明通过增加电流阻断器后极大程度的简化了电流采样电路，电流采样信号处理非常简单，可以直接适用于所有的平均电流模式控制的PFC控制器，而无需高速运放合成、负压供电等辅助电路，成本更低，控制更加简单，还不会影响PFC控制器的环路，抗干扰能力强。
第三实施例
本发明第三实施例无桥PFC开关电源电路的电路原理图如图16所示，和第二实施例一样采用二极管作为电流阻断器，与第二实施例的不同之处仅在于开关管与电流阻断器的位置互换。一种无桥PFC开关电源电路，包括：交流输入源AC、第一电感L1和第二电感L2，第一电感L1的第一端连接交流输入源AC的第一端，第二电感L2的第一端连接交流输入源AC的第二端；包括：第一二极管D1和第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4，第一电感L1的第二端连接第一二极管D1的阳极和第三二极管D3的阳极，第二电感L2的第二端连接第二二极管D2的阳极和第四二极管D4的阳极；包括：第一开关管Q1和第二开关管Q2、输出电容Co、第一电流采样电阻Rcs，输出电容Co的第一端连接第一二极管D1的阴极和第二二极管D2的阴极，输出电容Co的第二端连接第一开关管Q1的源极、第二开关管Q2的源极和第一电流采样电阻Rcs的第二端，第一开关管Q1的漏极连接第三二极管D3的阴极，第二开关管Q2的漏极连接第四二极管D4的阴极；包括：第一续流二极管DB1和第二续流二极管DB2，第一续流二极管DB1的阳极和第二续流二极管DB2的阳极都连接至第一电流采样电阻Rcs的第一端，第一续流二极管DB1的阴极连接交流输入源AC的第二端，第二续流二极管DB2的阴极连接交流输入源AC的第一端；包括：无桥PFC环路控制部分40。
第三实施例在第二实施例的基础上，将第三二极管D3和第四二极管D4都连接到了开关管的上方，当然只将其中一个阻断二极管连接至其对应的开关管上方的电路方式也是可行的，在此不一一例举。
第三实施例的工作方式和第一、第二实施例的一样，第三实施例也是直接靠第三二极管D3和第四二极管D4来阻断电感电流流出支路的分流问题，从而使一个第一采样电阻Rcs能够采样到完整的第一电感L1和第二电感L2的电流。其工作波形见图13和图14所示，只是不需要GL和GN这两路驱动波形，其他波形和第一实施例一致。

Claims (9)

1.一种无桥PFC开关电源电路，包括第一电感L1、第二电感L2、第一二极管D1、第二二极管D2、第一开关管Q1、第二开关管Q2、第一续流二极管DB1、第二续流二极管DB2、第一采样电阻Rcs和输出电容Co，其连接关系是，
第一电感L1的第一端连接交流输入源AC的第一端，第一电感L1的第二端分别连接第一开关管Q1的漏极和第一二极管D1的阳极，第一开关管Q1的源极通过第一采样电阻Rcs连接第一续流二极管DB1的阳极，第一续流二极管DB1的阴极连接交流输入第二端；
第二电感L2的第一端连接交流输入源AC的第二端，第二电感L2的第二端分别连接第二开关管Q2的漏极和第二二极管D2的阳极，第二开关管Q2的源极通过第一采样电阻Rcs连接第二续流二极管DB2的阳极，第二续流二极管DB2的阴极连接交流输入第一端；输出电容Co的第一端分别连接第一二极管D1的阴极及第二二极管D2的阴极，其特征在于：
还包括两个电流阻断器，分别为第一电流阻断器和第二电流阻断器，第一电流阻断器串接在第一开关管Q1的源极与第一采样电阻Rcs之间，第二电流阻断器串接在第二开关管Q2的源极与第一采样电阻Rcs之间；两个电流阻断器与第一采样电阻Rcs的连接点连接输出电容Co的第二端；
在交流输入的工频正半周期，第二电流阻断器断开，第一电流阻断器导通，通过第一开关管Q1的通断控制，使第一电感L1的电流流入第一采样电阻Rcs的电流节点时无反向流出分支；
在交流输入的工频负半周期，第一电流阻断器断开，第二电流阻断器导通，通过第二开关管Q2的通断控制，使第二电感的L2的电流流入第一采样电阻Rcs的电流节点时无反向流出分支。
2.根据权利要求1所述的无桥PFC开关电源电路，其特征在于：所述电流阻断器为MOS管，两个电流阻断器分别为第三开关管Q3和第四开关管Q4，第三开关管Q3的源极连接第一开关管Q1的源极，第三开关管Q3的漏极连接第一采样电阻Rcs；第四开关管Q4的源极连接第二开关管Q2的源极，第四开关管Q4的漏极连接第一采样电阻Rcs。
3.根据权利要求2所述的无桥PFC开关电源电路，其特征在于：所述第三开关管Q3和第四开关管Q4，由电流阻断器的驱动电路来驱动，电流阻断器驱动电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和电流阻断器控制单元，第一电阻R1与第二电阻R2串联在交流输入第二端与地之间，第一电阻R1与第二电阻R2的串联连接点与电流阻断器控制单元的N线电压检测端Nsense连接；第三电阻R3与第四电阻R4串联在交流输入第一端与地之间，第一电阻R1与第二电阻R4的串联连接点与电流阻断器控制单元的L线电压检测端Lsense连接。
4.根据权利要求3所述的无桥PFC开关电源电路，其特征在于：所述电流阻断器驱动电路的电流阻断器控制单元，包括第一比较器U1和第二比较器U2，第一比较器U1的同相端连接电流阻断器控制单元的L线电压检测端Lsense、反相端连接N线电压检测端Nsense、输出端连接GL端，第二比较器U2的同相端连接电流阻断器控制单元的N线电压检测端Nsense、反相端连接L线电压检测端Lsense、输出端连接GN端。
5.根据权利要求3所述的无桥PFC开关电源电路，其特征在于：所述电流阻断器驱动电路的电流阻断器控制单元，包括第八电阻R8和第九电阻R9，第八电阻R8的第一端连接电流阻断器控制单元的L线电压检测端Lsense，第八电阻R8的第二端连接GL端，第九电阻R9的第一端连接电流阻断器控制单元的N线电压检测端Nsense，第九电阻R9的第二端连接GN端。
6.根据权利要求1所述的无桥PFC开关电源电路，其特征在于：所述电流阻断器为二极管，两个电流阻断器分别为第三二极管D3和第四二极管D4，第三二极管D3的阳极连接第一开关管Q1的源极，第三二极管D3的阴极连接第一采样电阻Rcs；第四二极管D4的阳极连接第二开关管Q2的源极，第四二极管D4的阴极连接第一采样电阻Rcs。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的无桥PFC开关电源电路，其特征在于：所述第一开关管Q1和第二开关管Q2，由PFC环路控制单元进行驱动，PFC环路控制单元包括：第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第一电容C1和PFC环路控制单元41，其连接关系是，
第五电阻R5与第六电阻R6串联在PFC开关电源输出正端与地之间，第五电阻R5与第六电阻R6的串联连接点连接PFC环路控制单元41的输出电压检测端Vsense端；
第七电阻R7与第一电容C1串联在第一、第二续流二极管DB1、DB2的阳极连接形成的第二连接点与地之间，第七电阻R7与第一电容C1的串联连接点连接PFC环路控制单元41的电感平均电流采样端CS；PFC环路控制单元的SW1端连接第一开关管Q1的栅极，PFC环路控制单元的SW2端连接第二开关管Q2的栅极。
8.根据权利要求1所述的无桥PFC开关电源电路，其特征在于：所述第一电流阻断器串接在第一开关管Q1的漏极与第一电感L1之间，第二电流阻断器串接在第二开关管Q2的漏极与第二电感L2之间。
9.根据权利要求1所述的无桥PFC开关电源电路，其特征在于：所述第一电流阻断器串接在第一开关管Q1的源极与第一采样电阻Rcs之间，第二电流阻断器串接在第二开关管Q2的漏极与第二电感L2之间；或者第一电流阻断器串接在第一开关管Q1的漏极与第一电感L1之间，第二电流阻断器串接在第二开关管Q2的源极与第一采样电阻Rcs之间。
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