CN112821748B - 图腾柱无桥功率因数校正装置及电源 - Google Patents
图腾柱无桥功率因数校正装置及电源 Download PDFInfo
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Abstract
本公开涉及一种图腾柱无桥功率因数校正装置及电源，所述装置包括：功率因数校正模块，所述功率因数校正模块包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、电感，控制模块，用于：在第一时间段中输出第零控制信号控制所述第三晶体管、所述第四晶体管均处于断开状态；在第一时间段中对交流电压进行过零检测，并在所述交流电压过零之前输出第一控制信号以控制所述第一晶体管、所述第二晶体管的导通状态、在所述交流电压过零之后输出第二控制信号以控制所述第一晶体管、所述第二晶体管的导通状态。本公开实施例可以使得所述装置在过零点时，电流能够平滑过渡，提高装置工作的稳定性、高效性。
Description
技术领域
本公开涉及电源技术领域，尤其涉及一种图腾柱无桥功率因数校正装置及电源。
背景技术
电力电子技术的应用可以大大提高电能变换装置的功率密度，有效减小装置的体积和重量。随着电力电子技术的快速发展，电力电子设备越来越多，而几乎每个电力电子设备都需要通过整流变换技术将交流电转换成直流电，为了减小负载谐波对电网及其它设备的相互影响，每个电子设备的输入电流谐波含量和功率密度都需要满足交流用电设备电流谐波要求。因此研究高效率和高功率密度的PFC(功率因数校正，Power Factor Corrector)变换器具有重要意义。
与传统有桥功率因数调整电路PFC相比，图腾柱无桥功率因数调整电路PFC的效率会高出0.5％-1％。图腾柱无桥功率因数调整电路PFC是新一代PFC的主流，随着宽禁带半导体的日益成熟，图腾柱无桥功率因数调整电路PFC将广泛应用。然而图腾柱无桥功率因数调整电路的过零点电流控制是个难点，尤其是它的电流平滑过渡。
发明内容
有鉴于此，本公开提出了一种图腾柱无桥功率因数校正装置及电源，以实现过零点电流的平滑过渡。
根据本公开的一个方面，本公开提出了一种图腾柱无桥功率因数校正装置，所述装置包括：
功率因数校正模块，所述功率因数校正模块用于对交流电源输入的交流电进行功率因数校正，所述功率因数校正模块包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、电感，其中，所述第一晶体管、所述第三晶体管、所述第四晶体管、所述第二晶体管依次连接，所述电感的一端连接于所述第一晶体管与所述第二晶体管的连接点，所述电感的另一端连接于所述交流电源的一端，所述交流电源的另一端连接于所述第三晶体管与所述第四晶体管的连接点，所述第三晶体管、所述第四晶体管用于同步整流，所述第一晶体管、所述第二晶体管用于实现功率因数校正，
控制模块，电连接于所述功率因数校正模块中各个晶体管的控制端，用于：
在第一时间段中输出第零控制信号控制所述第三晶体管、所述第四晶体管均处于断开状态；
在第一时间段中对所述交流电的交流电压进行过零检测，并在所述交流电压过零之前输出第一控制信号以控制所述第一晶体管、所述第二晶体管的导通状态、在所述交流电压过零之后输出第二控制信号以控制所述第一晶体管、所述第二晶体管的导通状态，
其中，所述第一控制信号、所述第二控制信号中的任一个控制信号用于在所述交流电压过零之前控制所述第一晶体管及所述第二晶体管均处于断开状态，
所述第一控制信号、所述第二控制信号中的另一个用于在交流电压过零之后控制所述第一晶体管及所述第二晶体管中的一个晶体管处于断开状态，并控制所述第一晶体管及所述第二晶体管中的另一个晶体管以目标开关频率导通和关断、且导通的占空比逐渐增加；
在第一时间段之后，输出第三控制信号控制所述第一晶体管、所述第二晶体管以第一频率开关、并控制所述第三晶体管、所述第四晶体管以第二频率(交流电线频率)开关，
其中，所述目标开关频率大于所述第一频率，所述第一频率大于所述第二频率。
在一种可能的实施方式中，所述控制模块还用于：
确定交流电压的变化方向，根据确定的变化方向输出所述第一控制信号、所述第二控制信号。
在一种可能的实施方式中，所述控制模块还用于：
当确定所述交流电压的变化方向为从正电压变为负电压时，输出所述第一控制信号以在所述交流电压过零之前控制所述第一晶体管及所述第二晶体管均处于断开状态；
输出所述第二控制信号以在所述交流电压过零之后控制所述第二晶体管处于断开状态，并控制所述第一晶体管以目标开关频率导通和关断、且导通的占空比逐渐增加。
在一种可能的实施方式中，所述控制模块还用于：
当确定所述交流电压的变化方向为从负电压变为正电压时，输出所述第一控制信号以在所述交流电压过零之前控制所述第一晶体管及所述第二晶体管均处于断开状态，
输出所述第二控制信号以在所述交流电压过零之后控制所述第一晶体管处于断开状态，并控制所述第二晶体管以目标开关频率导通和关断、且导通的占空比逐渐增加。
在一种可能的实施方式中，所述占空比逐渐增加包括：占空比线性增加，或非线性增加，直到达到满占空比。
在一种可能的实施方式中，所述目标开关频率为所述第一频率的K倍，其中，K＞1。
在一种可能的实施方式中，所述控制模块包括脉冲宽度调制PWM控制器。
在一种可能的实施方式中，所述功率因数校正模块还包括：第一电容、第二电容、第三电容，其中，
所述电感的第一端电连接于交流电源的第一端，所述电感的第二端电连接于所述第一晶体管的源极及所述第二晶体管的漏极，
所述第一晶体管的漏极电连接于所述第一电容的第一端、所述第三晶体管的漏极及所述第三电容的第一端，所述第三电容的第一端用于输出变换电压，
所述第三晶体管的源极电连接于所述第一电容的第二端、所述第四晶体管的漏极、所述第二电容的第一端及所述交流电源的第二端，
所述第二晶体管的源极电连接于所述第四晶体管的源极、所述第二电容的第二端及所述第三电容的第二端。
根据本公开的另一方面，提出了一种电源，所述电源包括所述的图腾柱无桥功率因数校正装置。
根据本公开的另一方面，提出了一种供电系统，所述供电系统包括所述的电源。
根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。
附图说明
包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。
图1示出了根据本公开一实施例的图腾柱无桥功率因数校正装置的示意图。
图2示出了根据本公开一实施例的图腾柱无桥功率因数校正装置的示意图。
图3示出了根据本公开一实施例的电流波形示意图。
图4及图5示出了根据本公开一实施例的电流波形示意图。
图6示出了根据本公开一实施例的控制信号的示意图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。
请参与图1，图1示出了根据本公开一实施例的图腾柱无桥功率因数校正装置的示意图。
如图1所示，所述装置包括：
功率因数校正模块10，所述功率因数校正模块10用于对交流电源AC输入的交流电进行功率因数校正，所述功率因数校正模块10包括第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第三晶体管Q3、第四晶体管Q4、电感L，其中，所述第一晶体管Q1、所述第三晶体管Q3、所述第四晶体管Q4、所述第二晶体管Q2依次连接，所述电感L的一端连接于所述第一晶体管与所述第二晶体管的连接点，所述电感L的另一端连接于所述交流电源AC的一端，所述交流电源AC的另一端连接于所述第三晶体管Q3与所述第四晶体管Q4的连接点，所述第三晶体管Q3、所述第四晶体管Q4用于同步整流，所述第一晶体管Q1、所述第二晶体管Q2用于实现功率因数校正，
控制模块20，电连接于所述功率因数校正模块10中各个晶体管的控制端，用于：
在第一时间段中输出第零控制信号控制所述第三晶体管Q3、所述第四晶体管Q4均处于断开状态；
在第一时间段中对所述交流电的交流电压Vac进行过零检测，并在所述交流电压过零之前输出第一控制信号以控制所述第一晶体管Q1、所述第二晶体管Q2的导通状态、在所述交流电压过零之后输出第二控制信号以控制所述第一晶体管Q1、所述第二晶体管Q2的导通状态，
其中，所述第一控制信号、所述第二控制信号中的任一个控制信号用于在所述交流电压过零之前控制所述第一晶体管Q1及所述第二晶体管Q2均处于断开状态，
所述第一控制信号、所述第二控制信号中的另一个用于在交流电压过零之后控制所述第一晶体管Q1及所述第二晶体管Q2中的一个晶体管处于断开状态，并控制所述第一晶体管Q1及所述第二晶体管Q2中的另一个晶体管以目标开关频率导通和关断、且导通的占空比逐渐增加；
在第一时间段之后，输出第三控制信号控制所述第一晶体管Q1、所述第二晶体管Q2以第一频率开关、并控制所述第三晶体管Q3、所述第四晶体管Q4以第二频率开关，
其中，所述目标开关频率大于所述第一频率，所述第一频率大于所述第二频率。
通过以上装置，本公开实施例可以在第一时间段中输出第零控制信号控制所述第三晶体管、所述第四晶体管均处于断开状态，对所述交流电的交流电压进行过零检测，并在所述交流电压过零之前输出第一控制信号以控制所述第一晶体管、所述第二晶体管的导通状态、在所述交流电压过零之后输出第二控制信号以控制所述第一晶体管、所述第二晶体管的导通状态，以控制所述第一晶体管及所述第二晶体管中的一个晶体管处于断开状态，并控制所述第一晶体管及所述第二晶体管中的另一个晶体管以目标开关频率导通和关断、且导通的占空比逐渐增加，从而使得所述装置在电压过零点时，电流能够平滑过渡，提高装置工作的稳定性、高效性。
本公开实施例对第一时间段的具体时长不做限定，本领域技术人员可以根据实际情况确定，例如，可以根据第三晶体管、第四晶体管的寄生电容、电感大小等装置中的器件特性确定。
在一个示例中，可以根据交流电压Vac的电压大小确定第一时间段的开始时间，例如，当交流电压Vac从正的峰值下降且低于第一预设电压(为正电压)时，可以作为第一时间段的开始时间点，此时，本公开实施例可以输出第零控制信号控制所述第三晶体管Q3、所述第四晶体管Q4均处于断开状态，并输出第一控制信号以控制所述第一晶体管Q1、所述第二晶体管Q2的导通状态，当交流电压Vac过零后，可以输出第二控制信号以控制所述第一晶体管Q1、所述第二晶体管Q2的导通状态，直到交流电压Vac下降到第二预设电压(为负电压，例如，可以与所述第一预设电压的绝对值相等，也可以不等)，交流电压Vac下降到第二预设电压的时间点可以作为第一时间段的结束时间点，本公开实施例可以提前根据装置中各个器件的特性确定合适的第一时间段的时长，并选择合适的第一预设电压、第二预设电压以使得第一预设电压、第二预设电压之间的时长为所述第一时间段的时长。
以上以交流电压Vac下降到第二预设电压的时间点作为第一时间段的结束时间点为例进行了介绍，但是，本公开实施例不限于此，在其他实施方式中，也可以通过其他方式确定第一时间段的结束时间点，例如，可以将交流电压Vac过零后，第一晶体管或第二晶体管的导通占空比达到满占空比或接近满占空比的时间点作为第一时间段的结束时间点，当然，也可以是在检测到占空比达到或接近满占空比后一定时间作为第一时间段的结束时间点，对此，本公开实施例不做限定。
以上以交流电压Vac从正向负过零对第一时间段及其控制进行了示例性介绍，应该明白的是，交流电压Vac从负向正过零时的第一时间段及其控制与交流电压Vac从正向负过零对第一时间段及其控制是相似的，在此不再赘述。
应该说明的是，功率因数校正模块10可以包括无桥功率因数校正电路，无桥功率因数校正电路可以包括多种可能的实现方式，本公开对其具体实施方式不做限定。
请参与图2，图2示出了根据本公开一实施例的图腾柱无桥功率因数校正装置的示意图。
在一种可能的实施方式中，如图2所示，所述功率因数校正模块还可以包括：电感L、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3，其中，
所述电感L的第一端电连接于交流电源AC的第一端(例如可以为正极端)，所述电感L的第二端电连接于所述第一晶体管Q1的源极及所述第二晶体管Q2的漏极，
所述第一晶体管Q1的漏极电连接于所述第一电容C1的第一端、所述第三晶体管Q3的漏极及所述第三电容C3的第一端，所述第三电容C3的第一端用于输出变换电压Vo，
所述第三晶体管Q3的源极电连接于所述第一电容C1的第二端、所述第四晶体管Q4的漏极、所述第二电容C2的第一端及所述交流电源的第二端(例如为负极端)，
所述第二晶体管Q2的源极电连接于所述第四晶体管Q4的源极、所述第二电容C2的第二端及所述第三电容C3的第二端。
在一个示例中，第三晶体管Q3和第四晶体管Q4均可以为金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)，第一晶体管Q1和第二晶体管Q2可以是基于碳化硅SiC，或氮化镓GaN实现的MOS管，以提高性能。
在一个示例中，第一电容C1、第二电容C2可以为第三晶体管Q3、第四晶体管Q4的寄生电容Coss。
以上对功率因数校正模块的可能实现方式进行了示例性介绍，但是，应该明白的是，本公开实施例不限于此，在其他的实施方式中，功率因数校正模块还可以包括其他的组成部分，也可以对上述的各个器件进行替换。
在一种可能的实施方式中，所述控制模块包括脉冲宽度调制PWM控制器。
在一个示例中，本公开实施例可以利用PWM控制器产生各个晶体管的控制信号，例如，可以通过设置各个信号的频率、占空比以产生各个控制信号。
请参阅图3，图3示出了根据本公开一实施例的电流波形示意图。
在一个示例中，如图3所示，在交流电压Vac过零前，第四晶体管Q4导通，第二晶体管Q2作为主动管，第二晶体管Q2的控制信号的占空比D为1或接近于1，在这种情况下，第一晶体管Q1作为续流管，第一占空比Q1的占空比为1-D＝0或接近于0。
在一个示例中，在交流电压Vac过零点时，第三晶体管Q3、第四晶体管Q4都被断开，由于寄生电容或第一电容C1、第二电容C2的影响，第四晶体管的漏极(B点)的电压为0伏(或接近于0伏)，第三晶体管Q3的漏极的电压Vc1接近于输出电压Vo(例如为400V)。
在一个示例中，如图3所示，在交流电压Vac过零点后，第一晶体管Q1为主动管，第一晶体管Q1的占空比D从0跳变到1或接近于1，此时，第二晶体管Q2为续流管，第二晶体管Q2的占空比从1或接近于跳变为0或接近于0，在这种情况下，第三晶体管Q3的漏极的电压Vc1经过第一晶体管Q1全部加到电感L上，产生了电流尖峰，电流尖峰的产生可能会损坏器件。
本公开实施例可以使得电流过零时平滑过渡，避免尖峰电流损坏器件。
在一种可能的实施方式中，所述控制模块还可以用于：
确定交流电压的变化方向，根据确定的变化方向输出所述第一控制信号、所述第二控制信号。
本公开实施例可以根据交流电压的变化方向确定第一控制信号、第二控制信号以对第一晶体管、第二晶体管的导通状态进行控制，使得交流电压Vac过零时电流能够平稳过渡。
在一种可能的实施方式中，所述控制模块还可以用于：
当确定所述交流电压Vac的变化方向为从正电压变为负电压时，输出所述第一控制信号以在所述交流电压Vac过零之前控制所述第一晶体管Q1及所述第二晶体管Q2均处于断开状态；
输出所述第二控制信号以在所述交流电压Vac过零之后控制所述第二晶体管Q2处于断开状态，并控制所述第一晶体管Q1以目标开关频率导通和断开、且导通的占空比逐渐增加。
在一个示例中，目标开关频率与第一频率相关，目标开关频率可以大于第一频率。且控制信号的占空比可以是线性增加的。
请参阅图4及图5，图4及图5示出了根据本公开一实施例的电流波形示意图。
在一个示例中，如图4所示，假设目标开关频率为第一频率或接近第一频率，在第一时间段(如交流电压Vac低于第一电压阈值，并在第一电压阈值与第二电压阈值之间的时间段)，当所述交流电压Vac的变化方向为从正电压变为负电压时，且在检测到交流电压Vac过零前，可以输出所述第一控制信号以在所述交流电压Vac过零之前控制所述第一晶体管Q1及所述第二晶体管Q2均处于断开状态，在检测到交流电压Vac过零时，可以输出所述第二控制信号以在所述交流电压Vac过零之后控制所述第二晶体管Q2处于断开状态，并控制所述第一晶体管Q1以目标开关频率导通和断开、且导通的占空比线性增加，在这种情况下，由于目标开关频率与第一频率接近或相等，因此，交流电压Vac过零时仍然会产生电流尖峰。
在一种可能的实施方式中，所述目标开关频率为所述第一频率的K倍，其中，K＞1。
在一种可能的实施方式中，K为2、1.35等。
为了使得交流电压Vac过零时时电感电流可以更加平滑，减弱甚至消除尖峰电流，本公开实施可以设置目标开关频率为第一频率的1.5倍以上，例如目标开关频率可以为第一频率的两倍。
在一个示例中，如图5所示，当继续增大目标开关频率，例如，将目标开关频率设置为第一频率的两倍或接近两倍时，交流电压Vac在过零后，可以实现电感电流平滑过渡，尖峰电流被消除。
应该说明的是，第一频率可以为第一晶体管、第二晶体管正常工作的频率，本公开对第一频率的具体大小不做限定，本领域技术人员可以根据需要设置，相应的，目标开关频率也可以根据实际情况设置，只要大于第一频率即可。
在一个示例中，交流电压过零之后，本公开实施例通过设置目标开关频率大于第一频率，且设置控制信号的占空比逐渐增加，以实现软启动，其中，在第一时间段中，交流电压过零之后软启动的第二时间段的时长可以根据实际情况确定，例如可以根据晶体管的寄生电容、电感大小等确定，示例性的，第二时间段的时长例如可以为150μs～250μs，例如为200μs，当然，以上对时长的描述是示例性的，不应视为是对本公开的限定。
以上介绍了交流电压Vac的变化方向为从正电压变为负电压的示例，在其他实施例中，交流电压Vac也可以是从负电压变为正电压，下面对这种情况的控制进行示例性介绍。
在一种可能的实施方式中，所述控制模块还可以用于：
当确定所述交流电压Vac的变化方向为从负电压变为正电压时，输出所述第一控制信号以在所述交流电压Vac过零之前控制所述第一晶体管Q1及所述第二晶体管Q2均处于断开状态，
输出所述第二控制信号以在所述交流电压Vac过零之后控制所述第一晶体管Q1处于断开状态，并控制所述第二晶体管Q2以目标开关频率导通和关断、且导通的占空比逐渐增加。
本公开实施例对控制信号产生的具体实现方式不做限定，本领域技术人员可以利用相关技术实现产生控制信号。
在一种可能的实施方式中，所述占空比逐渐增加包括：占空比线性增加，或非线性增加，直到达到满占空比。
请参阅图6，图6示出了根据本公开一实施例的控制信号的示意图。
在一个示例中，在第一时间段，当检测到交流电压Vac过零之后，控制模块可以产生开关频率大于第一频率的目标开关频率的控制信号以对主动管(可以为第一晶体管，也可以为第二晶体管)的导通状态进行控制，如图6所示，控制信号的占空比可以是线性增加的，直到控制信号达到或接近满占空比，控制模块产生开关频率为第一频率的控制信号通知第一晶体管、第二晶体管正常工作。
通过以上装置，本公开实施例可以在第一时间段中输出第零控制信号控制所述第三晶体管、所述第四晶体管均处于断开状态，对所述交流电的交流电压进行过零检测，并在所述交流电压过零之前输出第一控制信号以控制所述第一晶体管、所述第二晶体管的导通状态、在所述交流电压过零之后输出开关频率大于正常工作频率的第二控制信号以控制所述第一晶体管、所述第二晶体管的导通状态，以控制所述第一晶体管及所述第二晶体管中的一个晶体管处于断开状态，并控制所述第一晶体管及所述第二晶体管中的另一个晶体管以目标开关频率导通和关断、且导通的占空比逐渐增加，从而使得所述装置在过零点时，实现过零软启，使得电流能够平滑过渡，提高装置工作的稳定性、高效性。
以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
Claims (10)
1.一种图腾柱无桥功率因数校正装置，其特征在于，所述装置包括：
功率因数校正模块，所述功率因数校正模块用于对交流电源输入的交流电进行功率因数校正，所述功率因数校正模块包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、电感，其中，所述第一晶体管、所述第三晶体管、所述第四晶体管、所述第二晶体管依次连接，所述电感的一端连接于所述第一晶体管与所述第二晶体管的连接点，所述电感的另一端连接于所述交流电源的一端，所述交流电源的另一端连接于所述第三晶体管与所述第四晶体管的连接点，所述第三晶体管、所述第四晶体管用于同步整流，所述第一晶体管、所述第二晶体管用于实现功率因数校正，
控制模块，电连接于所述功率因数校正模块中各个晶体管的控制端，用于：
在第一时间段中输出第零控制信号控制所述第三晶体管、所述第四晶体管均处于断开状态；
在第一时间段中对所述交流电的交流电压进行过零检测，并在所述交流电压过零之前输出第一控制信号以控制所述第一晶体管、所述第二晶体管的导通状态、在所述交流电压过零之后输出第二控制信号以控制所述第一晶体管、所述第二晶体管的导通状态，
其中，所述第一控制信号、所述第二控制信号中的任一个控制信号用于在所述交流电压过零之前控制所述第一晶体管及所述第二晶体管均处于断开状态，
所述第一控制信号、所述第二控制信号中的另一个用于在交流电压过零之后控制所述第一晶体管及所述第二晶体管中的一个晶体管处于断开状态，并控制所述第一晶体管及所述第二晶体管中的另一个晶体管以目标开关频率导通和关断、且导通的占空比逐渐增加；
在第一时间段之后，输出第三控制信号控制所述第一晶体管、所述第二晶体管以第一频率开关、并控制所述第三晶体管、所述第四晶体管以第二频率开关，
其中，所述目标开关频率大于所述第一频率，所述第一频率大于所述第二频率。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制模块还用于：
确定交流电压的变化方向，根据确定的变化方向输出所述第一控制信号、所述第二控制信号。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述控制模块还用于：
当确定所述交流电压的变化方向为从正电压变为负电压时，输出所述第一控制信号以在所述交流电压过零之前控制所述第一晶体管及所述第二晶体管均处于断开状态；
输出所述第二控制信号以在所述交流电压过零之后控制所述第二晶体管处于断开状态，并控制所述第一晶体管以目标开关频率导通和关断、且导通的占空比逐渐增加。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述控制模块还用于：
当确定所述交流电压的变化方向为从负电压变为正电压时，输出所述第一控制信号以在所述交流电压过零之前控制所述第一晶体管及所述第二晶体管均处于断开状态，
输出所述第二控制信号以在所述交流电压过零之后控制所述第一晶体管处于断开状态，并控制所述第二晶体管以目标开关频率导通和关断、且导通的占空比逐渐增加。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述占空比逐渐增加包括：占空比线性增加，或非线性增加，直到达到满占空比。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述目标开关频率为所述第一频率的K倍，其中，K＞1。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制模块包括脉冲宽度调制PWM控制器。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述功率因数校正模块还包括：第一电容、第二电容、第三电容，其中，
所述电感的第一端电连接于交流电源的第一端，所述电感的第二端电连接于所述第一晶体管的源极及所述第二晶体管的漏极，
所述第一晶体管的漏极电连接于所述第一电容的第一端、所述第三晶体管的漏极及所述第三电容的第一端，所述第三电容的第一端用于输出变换电压，
所述第三晶体管的源极电连接于所述第一电容的第二端、所述第四晶体管的漏极、所述第二电容的第一端及所述交流电源的第二端，
所述第二晶体管的源极电连接于所述第四晶体管的源极、所述第二电容的第二端及所述第三电容的第二端。
9.一种电源，其特征在于，所述电源包括如权利要求1-8任一项所述的图腾柱无桥功率因数校正装置。
10.一种供电系统，其特征在于，所述供电系统包括如权利要求9所述的电源。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102412719A (zh) * | 2010-09-21 | 2012-04-11 | Tdk株式会社 | 无桥功率因数校正转换器 |
| CN105471251A (zh) * | 2014-09-12 | 2016-04-06 | 艾默生网络能源系统北美公司 | 交错图腾无桥功率因数校正电路开关管的控制方法及装置 |
| CN107800347A (zh) * | 2017-11-22 | 2018-03-13 | 广东美的制冷设备有限公司 | 交流电机控制方法、交流电机控制电路及空调器 |
| CN112019029A (zh) * | 2019-05-31 | 2020-12-01 | 广东美的制冷设备有限公司 | 运行控制方法、电路、家电设备及计算机可读存储介质 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102545582B (zh) * | 2012-02-09 | 2014-12-24 | 华为技术有限公司 | 无桥功率因数校正电路及其控制方法 |
| KR20140062997A (ko) * | 2012-11-15 | 2014-05-27 | 삼성전기주식회사 | 역률 보정 장치, 이를 갖는 전원 공급 장치 및 모터 구동 장치 |
| CN104518656B (zh) * | 2013-10-08 | 2018-10-12 | 南京中兴软件有限责任公司 | 图腾柱无桥功率因数校正软开关控制装置和方法 |
| US10186955B2 (en) * | 2015-10-03 | 2019-01-22 | Rompower Technology Holdings, Llc | Ideal switch bridgeless PFC |
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| JP6979592B2 (ja) * | 2017-01-06 | 2021-12-15 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 力率改善コンバータ |
| JP2019176605A (ja) * | 2018-03-28 | 2019-10-10 | Tdk株式会社 | ブリッジレストーテムポール力率改善コンバータ用のゼロ電流検出回路およびブリッジレストーテムポール力率改善コンバータ |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102412719A (zh) * | 2010-09-21 | 2012-04-11 | Tdk株式会社 | 无桥功率因数校正转换器 |
| CN105471251A (zh) * | 2014-09-12 | 2016-04-06 | 艾默生网络能源系统北美公司 | 交错图腾无桥功率因数校正电路开关管的控制方法及装置 |
| CN107800347A (zh) * | 2017-11-22 | 2018-03-13 | 广东美的制冷设备有限公司 | 交流电机控制方法、交流电机控制电路及空调器 |
| CN112019029A (zh) * | 2019-05-31 | 2020-12-01 | 广东美的制冷设备有限公司 | 运行控制方法、电路、家电设备及计算机可读存储介质 |
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