CN111327186A - 一种无桥功率因数校正电路的电感电流过零检测方法 - Google Patents

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刘世超
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Abstract

本发明公开了一种无桥功率因数校正电路的电感电流过零检测方法，其中，所述电路包括：交流电源、第一桥臂及第二桥臂、可双向流动电流的开关模组、电感、辅助绕组及信号处理电路；所述检测方法包括：使该辅助绕组产生感测电压；使该信号处理电路运用该感测电压产生电感电流过零点检测信号；以及当该电感电流过零点检测信号为下降沿时，导通该可双向流动电流的开关模组。本发明利用检测电感电流辅助绕组整流后的电压的方式得到电感电流过零点检测信号，从而实现H‑PFC以临界导通模式工作，无需检测电感电流与输入电压工频正负半周，获得与交流输入电压与输出负载无关的电感电流过零点检测信号，从而使得开关模组动作准确，减小开通损耗，提升效率。

Description

一种无桥功率因数校正电路的电感电流过零检测方法
技术领域
本发明涉及交流/直流变换领域，具体涉及一种能够实现无桥功率因数校正电路(Bridgeless Power Factor Correction Circuit-PFC)临界连续电流模式(CriticalContinuous Current Mode)的电感电流过零检测方法。
背景技术
传统的升压型(Boost)PFC电路分为有桥PFC和无桥PFC。有桥PFC中整流桥损耗严重，而无桥PFC相较于有桥PFC略去了整流桥结构，减少了一个二极管的通态损耗，因此无桥PFC更有利于提升整个开关电源的转换效率。H-功率因数矫正器(H-PFC)是一种适用于中、大功率的无桥PFC拓扑(如图1)。在图1中，该无桥PFC接受输入电压Vin，产生一输出电压Vo，该拓扑包括二极管D1-D4，开关模组S1-S2，电感L1与输出电容CB。
在临界连续电流模式控制下的H-PFC中，通常采用中心抽头辅助绕组检测电感电流归零的时刻，即使用检测Boost电感辅助绕组Laux1与辅助绕组Laux2电压的方法判断电感电流归零的时刻(如图2)。其中辅助绕组Laux1与辅助绕组Laux2的极性都与电感L1相反。在输入电压Vin为工频周期正半周时，模拟开关的输出电压VZCD与辅助绕组Laux1上的电压Vaux1经分压后的电压Vd1大小相同；在输入电压Vin为工频周期负半周时，模拟开关的输出电压VZCD与辅助绕组Laux2上的电压Vaux2经分压后的电压Vd2大小相同。通过判断过零检测电压VZCD到达一预设值的时刻检测电感电流归零时刻，导通开关S1与S2。此控制方法需要检测输入电压Vin的正负半周，但是在输入电压过零时刻附近，输入电压幅值很小，输入电压采样的信号容易被杂讯干扰，使得开关S1与S2的导通产生误动作，因此为了避免这种情况，往往会在输入电压工频换周时设定一定大小的死区时间，该死区时间的存在会导致功率因数降低。
发明内容
本发明的目的是提供一种无桥功率因数校正电路及其控制方法，以实现H-PFC在临界连续电流模式下工作，无需利用电流互感器检测电感电流，且无需检测输入电压的正负半周，能够得到电感电流过零点的检测信号，使得可双向流动电流的开关模组动作准确，在零电压情况下开通，减小开通损耗，提高效率。
为达到上述目的，本发明提供了一种无桥功率因数校正电路的电感电流过零检测方法，其中，
所述电路包括：
交流电源，具有第一端及第二端；
第一桥臂及第二桥臂，各包含第一端、第二端及中点，该第一桥臂的第一端连接至该第二桥臂的第一端，该第一桥臂的第二端连接至该第二桥臂的第二端，该第二桥臂的中点与该交流电源的第二端连接；
可双向流动电流的开关模组，连接至第一桥臂的中点及第二桥臂的中点；
电感，具有第一端及第二端，该电感的第一端耦合于交流电源的第一端，该电感的第二端耦合于第一桥臂的中点；
辅助绕组，磁性耦合于所述电感；
信号处理电路，连接于所述辅助绕组；
所述检测方法包括：
使该辅助绕组产生感测电压；
使该信号处理电路运用该感测电压产生电感电流过零点检测信号；以及当该电感电流过零点检测信号为下降沿时，导通该可双向流动电流的开关模组。
上述的无桥功率因数校正电路的电感电流过零检测方法，其中，所述电路还包括：一个输出电容，具有第一端及第二端，该输出电容的第一端连接至第二桥臂的第一端，该输出电容的第二端连接至第二桥臂的第二端。
上述的无桥功率因数校正电路的电感电流过零检测方法，其中，所述第一桥臂包括第一二极管及第二二极管；所述第二桥臂包括第三二极管及第四二极管；每一二极管均具有阳极及阴极；所述第一二极管的阴极与第三二极管的阴极连接；所述第二二极管的阳极与第四二极管的阳极连接；所述第一二极管的阳极与第二二极管的阴极连接；所述第三二极管的阳极与第四二极管的阴极连接。
上述的无桥功率因数校正电路的电感电流过零检测方法，其中，所述辅助绕组的极性与所述电感相同或者相反。
上述的无桥功率因数校正电路的电感电流过零检测方法，其中，所述信号处理电路包括：
滤波电阻，具有第一端及第二端，该滤波电阻的第一端与辅助绕组的第一端相连；
第一滤波电容，具有第一端及第二端，该第一滤波电容的第一端与滤波电阻的第二端相连，该第一滤波电容的第二端与辅助绕组的第二端相连。
上述的无桥功率因数校正电路的电感电流过零检测方法，其中，所述信号处理电路还包括：
第三桥臂及第四桥臂，各包含第一端、第二端及中点，该第三桥臂的第一端连接至第四桥臂的第一端，该第三桥臂的第二端连接至第四桥臂的第二端，该第三桥臂的中点与第一滤波电容的第一端连接，该第四桥臂的中点与第一滤波电容的第二端连接。
上述的无桥功率因数校正电路的电感电流过零检测方法，其中，所述第三桥臂包括第五二极管及第六二极管；所述第四桥臂包括第七二极管及第八二极管；每一二极管均具有阳极及阴极；所述第五二极管的阴极与第七二极管的阴极连接；所述第六二极管的阳极与第八二极管的阳极连接；所述第五二极管的阳极与第六二极管的阴极连接；所述第七二极管的阳极与第八二极管的阴极连接。
上述的无桥功率因数校正电路的电感电流过零检测方法，其中，所述信号处理电路还包括以下形成第一过零检测电压的结构：
第一分压电阻，具有第一端及第二端，该第一分压电阻的第一端与第四桥臂的第一端连接；
第二分压电阻，具有第一端及第二端，该第二分压电阻的第一端与第一分压电阻的第二端连接；该第二分压电阻的第二端与第四桥臂的第二端连接；
第二滤波电容，具有第一端及第二端，该第二滤波电容的第一端与第一分压电阻的第二端连接；该第二滤波电容的第二端与第二分压电阻的第二端连接。
上述的无桥功率因数校正电路的电感电流过零检测方法，其中，所述信号处理电路还包括：
第九二极管，具有阳极及阴极，该第九二极管的阳极与第二滤波电容的第一端连接；
稳压管，具有正极及负极，该稳压管的负极与第九二极管的阴极连接，该稳压管的正极与第二滤波电容的第二端连接。
上述的无桥功率因数校正电路的电感电流过零检测方法，其中，所述信号处理电路还包括：
比较器，具有正端与负端，该比较器的正端与第九二极管的阳极连接；
直流电压源，预设电压阈值，并具有正端与负端，该直流电压源的正端与比较器的负端连接，该直流电压源的负端与稳压管的正极连接；
该比较器用于比较第一过零检测电压与所述预设电压阈值，产生第二过零检测电压，该第二过零检测电压的下降沿用于检测电感电流的过零时刻，经一定延时后驱动该可双向流动电流的开关模组。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)该控制方案无需检测电感电流，能够获得与交流输入和输出负载无关的电感电流归零点检测信号，从而使得可双向流动电流的开关模组动作准确，减小开通损耗，提升效率。
(2)通过辅助绕组后接整流桥结构的方式，无需检测输入电压工频正负半周就可以检测到电感电流过零点时刻。
(3)无需设置工频死区时间，使得H-功率因数校正器的功率因数得以提升。
(4)通过在辅助绕组的第一端与第二端连接滤波电阻和第一滤波电容，减小了由H-功率因数校正电路开关动作对控制电路侧的噪声所造成的误动作影响，增强系统的稳定性。
附图说明
图1为H-功率因数矫正电路的电路图；
图2为使用辅助绕组中心抽头方法检测电感电流过零的H-PFC的电路图；
图3为使用辅助绕组全桥整流方法检测电感电流过零的H-PFC的电路图；
图4为输入电压工频正半周时单个开关周期内使用辅助绕组全桥整流方法检测电感电流过零的波形图；
图5为工作在导通阶段下的H-PFC电路的等效电路图；
图6为工作在换流阶段下的H-PFC电路的等效电路图；
图7为工作在续流阶段下的H-PFC电路的等效电路图；
图8为工作在谐振阶段下的H-PFC电路的等效电路图。
具体实施方式
以下结合附图通过具体实施例对本发明作进一步的描述，这些实施例仅用于说明本发明，并不是对本发明保护范围的限制。
参照图3为依据本发明构想的无需检测输入电压工频正负半周的利用一个辅助绕组实现临界连续电流模式控制的H-PFC电路。耦合于电感L1的辅助绕组Laux1所感应的电压为感测电压Vaux1，由于辅助绕组Laux1上的电压Vaux1极性与电感L1的电压极性是相反的。辅助绕组Laux1两端的电压Vaux1经一个RC滤波后，再经整流桥整流后得到整流电压Vrec1，检测电压Vrec1下降到一个预设电压阈值Vth时，即检测到此时刻电感L1的电流减小到零，得到导通的检测信号。
本发明所提供的无桥功率因数校正电路的电感电流过零检测方法，其中，所述电路包括：交流电源Vin，具有第一端17及第二端18；第一桥臂及第二桥臂，各包含第一端、第二端及中点，该第一桥臂的第一端19连接至该第二桥臂的第一端22，该第一桥臂的第二端21连接至该第二桥臂的第二端24，该第二桥臂的中点23与该交流电源的第二端18连接；可双向流动电流的开关模组S1-S2(开关S1与开关S2)，连接至第一桥臂的中点20及第二桥臂的中点23；电感L1，具有第一端1及第二端2，该电感L1的第一端1耦合于交流电源Vin的第一端17，该电感L1的第二端2耦合于第一桥臂的中点20；辅助绕组Laux1，磁性耦合于所述电感L1，所述辅助绕组Laux1的极性与所述电感L1相同或者相反；信号处理电路，连接于所述辅助绕组Laux1。
所述检测方法包括：使该辅助绕组Laux1产生感测电压Vaux1；使该信号处理电路运用该感测电压Vaux1产生电感电流过零点检测信号；以及当该电感电流过零点检测信号为下降沿时，导通该可双向流动电流的开关模组S1-S2。
所述电路还包括：一个输出电容CB，用于承受输出电压Vo的工频纹波，保证输出电压Vo为直流电压。该输出电容CB具有第一端25及第二端26，该输出电容CB的第一端25连接至第二桥臂的第一端22，该输出电容CB的第二端26连接至第二桥臂的第二端24。所述第一桥臂包括第一二极管D1及第二二极管D2；所述第二桥臂包括第三二极管D3及第四二极管D4；每一二极管均具有阳极及阴极；所述第一二极管D1的阴极与第三二极管D3的阴极连接；所述第二二极管D2的阳极与第四二极管D4的阳极连接；所述第一二极管D1的阳极与第二二极管D2的阴极连接；所述第三二极管D3的阳极与第四二极管D4的阴极连接。
所述信号处理电路包括：滤波电阻Rf1，具有第一端5及第二端6，该滤波电阻Rf1的第一端5与辅助绕组Laux1的第一端3相连；第一滤波电容Cf1，具有第一端7及第二端8，该第一滤波电容Cf1的第一端7与滤波电阻Rf1的第二端6相连，该第一滤波电容Cf1的第二端8与辅助绕组Laux1的第二端4相连。通过在辅助绕组的第一端与第二端连接滤波电阻和第一滤波电容，减小了由H-功率因数校正电路开关动作对控制电路侧的噪声所造成的误动作影响，增强系统的稳定性。
所述信号处理电路还包括一个整流桥结构，该整流桥结构包括：第三桥臂及第四桥臂，各包含第一端、第二端及中点，该第三桥臂的第一端连接至第四桥臂的第一端，该第三桥臂的第二端连接至第四桥臂的第二端，该第三桥臂的中点与第一滤波电容的第一端连接，该第四桥臂的中点与第一滤波电容的第二端连接。所述第三桥臂包括第五二极管D5及第六二极管D6；所述第四桥臂包括第七二极管D7及第八二极管D8·；每一二极管均具有阳极及阴极；所述第五二极管D5的阴极与第七二极管D7的阴极连接；所述第六二极管D6的阳极与第八二极管D8的阳极连接；所述第五二极管D5的阳极与第六二极管D6的阴极连接；所述第七二极管D7的阳极与第八二极管D8的阴极连接。
所述信号处理电路还包括以下结构：第一分压电阻Rd1，具有第一端9及第二端10，该第一分压电阻Rd1的第一端9与第四桥臂的第一端(第七二极管D7的阴极)连接；该第一分压电阻Rd1的第二端10连接于第二分压电阻Rd2的第一端11与第二滤波电容Cf2的第一端13，形成第一过零检测电压VZCD1。第二分压电阻Rd2，具有第一端11及第二端12，该第二分压电阻Rd2的第二端12与第四桥臂的第二端(第八二极管D8的阳极)连接；第二滤波电容Cf2，具有第一端13及第二端14，该第二滤波电容Cf2的第二端14与第二分压电阻Rd2的第二端12连接。该结构用于匹配电感L1电压变化时的电压变化斜率与第一过零检测电压VZCD1的电压下降斜率。
所述信号处理电路还包括一电压嵌位结构，该电压嵌位结构包括：第九二极管D9，具有阳极及阴极，该第九二极管D9的阳极与第二滤波电容Cf2的第一端13连接；稳压管Z1，具有正极及负极，该稳压管Z1的负极与第九二极管D9的阴极连接，该稳压管Z1的正极与第二滤波电容Cf2的第二端14连接。该电压嵌位结构用于将第一过零检测电压VZCD1嵌制在一定电压范围内。
所述信号处理电路还包括：比较器Comp1，具有正端与负端，该比较器Comp1的正端与第九二极管D9的阳极连接；电压大小为预设电压阈值Vth1的直流电压源，具有正端与负端，该直流电压源的正端与比较器Comp1的负端连接，该直流电压源的负端与稳压管Z1的正极连接。该比较器Comp1用于比较第一过零检测电压VZCD1与预设电压阈值Vth1，产生第二过零检测电压VZCD2，该第二过零检测电压VZCD2的下降沿用于检测电感电流iL1的过零时刻，经一定延时后驱动该可双向流动电流的开关模组S1-S2。
本发明的实现原理如下：
在H-功率因数校正电路的电流可双向流动的开关模组开通与关断时，电感L1的电压的极性会发生变化，由于辅助绕组Laux1的磁性于电感L1耦合，因此辅助绕组Laux1的电压也会同时发生变化，经过第三桥臂及第四桥臂整流后，该变化在整流电压上体现为电压下降到零后上升到一定电平，即为一个下降沿与一个上升沿。该整流电压经第一分压电阻Rd1与第二分压电阻Rd2分压与稳压管Z1嵌位后，得到第一过零检测电压VZCD1，该第一过零检测电压VZCD1与直流电压源电压大小为预设电压阈值Vth1比较，得到第二过零检测电压VZCD2，检测该第二过零检测电压VZCD2的下降沿可以判断可双向流动电流的开关模组S1-S2关断的时刻或者电感电流iL1到零的时刻，该下降沿信号输入到数字信号处理器DSP的TZ模块中，数字信号处理器检测到该信号并处理，在数字信号处理器DSP内部屏蔽开关模组S1-S2关断时刻第二过零检测电压VZCD2的下降沿，就可以检测到电感电流iL1过零的时刻，通过该信号给定可双向流动电流的开关模组S1-S2的驱动信号，实现H-功率因数矫正电路在临界连续电流模式下工作。
图4显示如图3所示电路的工作波形，其中iL1为电感L1上的电流，VGS为可双向流动电流的开关模组S1与S2的栅极驱动电压，Vaux2为辅助绕组Laux1经滤波后的电压，VZCD1为比较器Comp1正极的电压，VZCD2为电感过零点电流检测信号，VDS1与VDS2分别为金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)开关S1与S2的漏极(drain)与源极(source)之间的电压。
由于输入电压在工频正半周时与工频负半周时，控制电路的工作模态相同，因此仅对输入电压为工频正半周时进行分析。
当H-PFC工作在导通阶段，电路等效电路图如图5所示，其工作波形如图4中t0-t1阶段所示。在该阶段，电感L1两端电压大小与输入电压Vin大小相等，辅助绕组Laux1感应的电压Vaux1是-nVin(辅助绕组Laux1与电感L1的匝数比为n)，此时开关S1与S2同时导通，电感电流iL1正向线性增大，驱动信号如图4中VGS所示，第二过零检测电压VZCD2的信号一直为高电平。在此阶段初始，该检测信号触发开关S1与S2的驱动信号，经过
Figure BDA0002421868430000081
的时间后，该驱动信号置低，其中Ton代表H桥中点双向开关模组的导通时间，Pout代表H-PFC的输出功率，η代表H-PFC的效率。
当H-PFC工作在换流阶段，电路等效电路图如图6所示，其工作波形如图4中t1-t2阶段所示。在该阶段，开关S1与S2同时关断，电感电流开始经L1、D1、CB与D4换流，电感两端电压由Vin线性变化为Vin-Vo(H-PFC的输出电压)，辅助绕组Laux1感应的电压Vaux1线性变化为n(Vo-Vin)，第一过零检测电压VZCD1下降到零后上升到高电平，再从零上升到高点平，第二过零检测电压VZCD2的电压为下降沿后经一定时间后再上升沿到高电平，由于开关S1与S2的驱动信号为检测VZCD2的下降沿触发，因此需要通过数字信号处理器DSP发出一个屏蔽信号屏蔽此下降沿，避免S1与S2误动作。此时开关S1的漏极(drain)与源极(source)之间的电压VDS1线性增大到Vo，VDS2保持为零。
当H-PFC工作在续流阶段，电路等效电路图如图7所示，其工作波形如图4中的t2-t3阶段所示。在该阶段，开关S1与S2同时关断，电流通过L1、D1、CB与D4续流，电感两端电压是Vin-Vo，电感电流iL1线性减小，辅助绕组Laux1感应的电压Vaux1电压为n(Vo-Vin)，第一过零检测电压VZCD1与第二过零检测电压VZCD2保持为高电平，电压VDS1保持为输出电压，VDS2保持为零。
当H-PFC工作在谐振阶段，电路等效电路图如图8所示，其工作波形如图4中的t3-t4阶段所示。在该阶段，电感电流iL1到零点后整流二极管D1与D4自然关断，不产生反向恢复电流，开关S2的寄生电容Coss2与电感L1通过Vin谐振。在该阶段，电感L1的辅助绕组Laux1上的电压经整流后在第一过零检测电压VZCD1上表现为先下降到零再上升，第二过零检测电压VZCD2为下降沿后经一点时间上升沿到高电平，该信号的下降沿触发过零检测，使得开关S1与S2的驱动信号置高，开关S1与S2导通。
综上所述，本发明利用检测电感电流辅助绕组整流后的电压的方式得到电感电流过零点检测信号，从而实现H-PFC以临界导通模式工作。该控制方法无需检测电感电流与输入电压工频正负半周，能够获得与交流输入电压与输出负载无关的电感电流过零点检测信号，从而使得开关S1与S2动作准确，减小开通损耗，提升效率，具有显著的进步性。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种无桥功率因数校正电路的电感电流过零检测方法，其特征在于，所述电路包括：
交流电源，具有第一端及第二端；
第一桥臂及第二桥臂，各包含第一端、第二端及中点，该第一桥臂的第一端连接至该第二桥臂的第一端，该第一桥臂的第二端连接至该第二桥臂的第二端，该第二桥臂的中点与该交流电源的第二端连接；
可双向流动电流的开关模组，连接至第一桥臂的中点及第二桥臂的中点；
电感，具有第一端及第二端，该电感的第一端耦合于交流电源的第一端，该电感的第二端耦合于第一桥臂的中点；
辅助绕组，磁性耦合于所述电感；
信号处理电路，连接于所述辅助绕组；
所述检测方法包括：
使该辅助绕组产生感测电压；
使该信号处理电路运用该感测电压产生电感电流过零点检测信号；以及当该电感电流过零点检测信号为下降沿时，导通该可双向流动电流的开关模组。
2.如权利要求1所述的无桥功率因数校正电路的电感电流过零检测方法，其特征在于，所述电路还包括：一个输出电容，具有第一端及第二端，该输出电容的第一端连接至第二桥臂的第一端，该输出电容的第二端连接至第二桥臂的第二端。
3.如权利要求1所述的无桥功率因数校正电路的电感电流过零检测方法，其特征在于，所述第一桥臂包括第一二极管及第二二极管；所述第二桥臂包括第三二极管及第四二极管；每一二极管均具有阳极及阴极；所述第一二极管的阴极与第三二极管的阴极连接；所述第二二极管的阳极与第四二极管的阳极连接；所述第一二极管的阳极与第二二极管的阴极连接；所述第三二极管的阳极与第四二极管的阴极连接。
4.如权利要求1所述的无桥功率因数校正电路的电感电流过零检测方法，其特征在于，所述辅助绕组的极性与所述电感相同或者相反。
5.如权利要求1所述的无桥功率因数校正电路的电感电流过零检测方法，其特征在于，所述信号处理电路包括：
滤波电阻，具有第一端及第二端，该滤波电阻的第一端与辅助绕组的第一端相连；
第一滤波电容，具有第一端及第二端，该第一滤波电容的第一端与滤波电阻的第二端相连，该第一滤波电容的第二端与辅助绕组的第二端相连。
6.如权利要求5所述的无桥功率因数校正电路的电感电流过零检测方法，其特征在于，所述信号处理电路还包括：
第三桥臂及第四桥臂，各包含第一端、第二端及中点，该第三桥臂的第一端连接至第四桥臂的第一端，该第三桥臂的第二端连接至第四桥臂的第二端，该第三桥臂的中点与第一滤波电容的第一端连接，该第四桥臂的中点与第一滤波电容的第二端连接。
7.如权利要求6所述的无桥功率因数校正电路的电感电流过零检测方法，其特征在于，所述第三桥臂包括第五二极管及第六二极管；所述第四桥臂包括第七二极管及第八二极管；每一二极管均具有阳极及阴极；所述第五二极管的阴极与第七二极管的阴极连接；所述第六二极管的阳极与第八二极管的阳极连接；所述第五二极管的阳极与第六二极管的阴极连接；所述第七二极管的阳极与第八二极管的阴极连接。
8.如权利要求6所述的无桥功率因数校正电路的电感电流过零检测方法，其特征在于，所述信号处理电路还包括以下形成第一过零检测电压的结构：
第一分压电阻，具有第一端及第二端，该第一分压电阻的第一端与第四桥臂的第一端连接；
第二分压电阻，具有第一端及第二端，该第二分压电阻的第一端与第一分压电阻的第二端连接；该第二分压电阻的第二端与第四桥臂的第二端连接；
第二滤波电容，具有第一端及第二端，该第二滤波电容的第一端与第一分压电阻的第二端连接；该第二滤波电容的第二端与第二分压电阻的第二端连接。
9.如权利要求8所述的无桥功率因数校正电路的电感电流过零检测方法，其特征在于，所述信号处理电路还包括：
第九二极管，具有阳极及阴极，该第九二极管的阳极与第二滤波电容的第一端连接；
稳压管，具有正极及负极，该稳压管的负极与第九二极管的阴极连接，该稳压管的正极与第二滤波电容的第二端连接。
10.如权利要求9所述的无桥功率因数校正电路的电感电流过零检测方法，其特征在于，所述信号处理电路还包括：
比较器，具有正端与负端，该比较器的正端与第九二极管的阳极连接；
直流电压源，预设电压阈值，并具有正端与负端，该直流电压源的正端与比较器的负端连接，该直流电压源的负端与稳压管的正极连接；
该比较器用于比较第一过零检测电压与所述预设电压阈值，产生第二过零检测电压，该第二过零检测电压的下降沿用于检测电感电流的过零时刻，经一定延时后驱动该可双向流动电流的开关模组。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112165247A (zh) * 2020-09-29 2021-01-01 广州金升阳科技有限公司 一种无桥pfc电路的零电流采样方法及其电路
CN112305299A (zh) * 2020-10-19 2021-02-02 珠海格力电器股份有限公司 交流电采样装置
CN113030554A (zh) * 2021-03-18 2021-06-25 广州金升阳科技有限公司 一种零电流检测电路及其检测方法
CN114204795A (zh) * 2021-12-14 2022-03-18 杭州优特电源有限公司 一种无桥功率因素校正控制电路
CN114527316A (zh) * 2022-04-24 2022-05-24 深圳市高斯宝电气技术有限公司 一种crm模式pfc的电感电流过零检测电路
WO2023005736A1 (zh) * 2021-07-29 2023-02-02 中兴通讯股份有限公司 电感器、电压控制电路、电压控制电路的检测及控制方法
CN117254674A (zh) * 2023-11-20 2023-12-19 珠海镓未来科技有限公司 Pfc驱动控制模组及功率因数校正装置
WO2024002169A1 (zh) * 2022-06-30 2024-01-04 施耐德电器工业公司 固态开关设备和用于该固态开关设备的操作方法
WO2024051553A1 (zh) * 2022-09-09 2024-03-14 华为数字能源技术有限公司 一种图腾柱pfc电路、其控制方法及电源装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101860189A (zh) * 2009-04-13 2010-10-13 台达电子工业股份有限公司 用于临界连续电流模式的无桥功率因数校正电路及其方法
CN102480221A (zh) * 2010-11-25 2012-05-30 深圳市英威腾电气股份有限公司 一种PFC控制器在Buck电路中的应用方法
CN203457043U (zh) * 2013-09-05 2014-02-26 芦爱妹 交互式pfc升压拓扑电路
CN105004910A (zh) * 2014-04-22 2015-10-28 中兴通讯股份有限公司 一种pfc电感的电流检测方法及装置
CN109842286A (zh) * 2017-11-27 2019-06-04 中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所 一种pfc电路
US20190319528A1 (en) * 2018-04-11 2019-10-17 Tdk Corporation Switching Power Supply with a Measuring and Calculating Process for the Switching Times

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101860189A (zh) * 2009-04-13 2010-10-13 台达电子工业股份有限公司 用于临界连续电流模式的无桥功率因数校正电路及其方法
CN102480221A (zh) * 2010-11-25 2012-05-30 深圳市英威腾电气股份有限公司 一种PFC控制器在Buck电路中的应用方法
CN203457043U (zh) * 2013-09-05 2014-02-26 芦爱妹 交互式pfc升压拓扑电路
CN105004910A (zh) * 2014-04-22 2015-10-28 中兴通讯股份有限公司 一种pfc电感的电流检测方法及装置
CN109842286A (zh) * 2017-11-27 2019-06-04 中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所 一种pfc电路
US20190319528A1 (en) * 2018-04-11 2019-10-17 Tdk Corporation Switching Power Supply with a Measuring and Calculating Process for the Switching Times

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112165247A (zh) * 2020-09-29 2021-01-01 广州金升阳科技有限公司 一种无桥pfc电路的零电流采样方法及其电路
CN112305299A (zh) * 2020-10-19 2021-02-02 珠海格力电器股份有限公司 交流电采样装置
CN113030554A (zh) * 2021-03-18 2021-06-25 广州金升阳科技有限公司 一种零电流检测电路及其检测方法
WO2023005736A1 (zh) * 2021-07-29 2023-02-02 中兴通讯股份有限公司 电感器、电压控制电路、电压控制电路的检测及控制方法
CN114204795A (zh) * 2021-12-14 2022-03-18 杭州优特电源有限公司 一种无桥功率因素校正控制电路
CN114204795B (zh) * 2021-12-14 2023-10-13 杭州优特电源有限公司 一种无桥功率因素校正控制电路
CN114527316A (zh) * 2022-04-24 2022-05-24 深圳市高斯宝电气技术有限公司 一种crm模式pfc的电感电流过零检测电路
CN114527316B (zh) * 2022-04-24 2022-08-26 深圳市高斯宝电气技术有限公司 一种crm模式pfc的电感电流过零检测电路
WO2024002169A1 (zh) * 2022-06-30 2024-01-04 施耐德电器工业公司 固态开关设备和用于该固态开关设备的操作方法
WO2024051553A1 (zh) * 2022-09-09 2024-03-14 华为数字能源技术有限公司 一种图腾柱pfc电路、其控制方法及电源装置
CN117254674A (zh) * 2023-11-20 2023-12-19 珠海镓未来科技有限公司 Pfc驱动控制模组及功率因数校正装置
CN117254674B (zh) * 2023-11-20 2024-02-09 珠海镓未来科技有限公司 Pfc驱动控制模组及功率因数校正装置

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