CN115085530A - 一种图腾柱pfc电路的噪声抑制方法、装置和电子设备 - Google Patents

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Abstract

一种图腾柱PFC电路的噪声抑制方法、装置和电子设备，图腾柱PFC电路的输入交流电处在过零点切换时，让控制图腾柱PFC电路中工频开关先导通一次，图腾柱PFC电路中的PFC电感放电，图腾柱PFC电路中各种寄生电容充放电时产生共模电流。关断工频开关一段时间后，再次让工频开关导通，并让高频开关导通。此时，图腾柱PFC电路中的PFC电感充电产生差模电流。让图腾柱PFC电路中寄生电容的充放电时间与PFC电感L的储能时间错开，避免寄生电容充放电电流与PFC电感L的储能电流叠加，可以降低图腾柱PFC电路的冲击电流。当冲击电流降低后，不会让开关触发过流保护机制，图腾柱PFC电路可以正常工作。

Description

一种图腾柱PFC电路的噪声抑制方法、装置和电子设备
技术领域
本发明涉及电能变换技术领域，尤其涉及一种图腾柱PFC电路的噪声抑制方法、装置和电子设备。
背景技术
功率因数是指有效功率与总耗电量(视在功率)之间的关系，也就是有效功率除以总耗电量的比值，是衡量元器件、电子设备等耗电设备的性能优劣的重要指标之一。因此，功率因数的数值可以用来确定耗电设备的电力被有效利用的程度，当功率因数的数值越大，表示耗电设备的电力利用率越高，性能越好。
功率因数校正(power factor correction，PFC)是电源领域的常用技术，现有的PFC电路存在效率低、开关频率低、磁性元器件体积大等问题。有基于此，现有技术中提出了图腾柱PFC电路，可以解决现有的PFC电路的问题。但是，图腾柱PFC电路的输入端输入交流电，当交流电由正半周期切换到负半周期、或者由负半周期切换到正半周期时，产生的冲击电流会让图腾柱PFC电路中的开关触发过流保护机制，开关处于关断状态，导致图腾柱PFC电路工作异常。
发明内容
为了解决上述的问题，本申请的实施例中提供了一种图腾柱PFC电路的噪声抑制方法、装置和电子设备，图腾柱PFC电路的输入交流电处在过零点切换时，让控制图腾柱PFC电路中工频开关先导通一次，图腾柱PFC电路中的PFC电感放电，图腾柱PFC电路中各种寄生电容充放电时产生共模电流。关断工频开关一段时间后，再次让工频开关导通，并让高频开关导通。此时，图腾柱PFC电路中的PFC电感充电产生差模电流。让图腾柱PFC电路中寄生电容的充放电时间与PFC电感L的储能时间错开，避免寄生电容充放电电流与PFC电感L的储能电流叠加，可以降低图腾柱PFC电路的冲击电流。
为此，本申请的实施例中采用如下技术方案：
第一方面，本申请提供一种图腾柱PFC电路的噪声抑制方法，所述方法由控制器执行，包括：对图腾柱PFC电路的输入端的交流电进行采样；确定所述输入端的交流电的电压过零切换时，向所述第三开关或所述第四开关发送控制信号，所述过零切换为所述交流电的电压从正半周期切换到负半周期、或者从负半周期切换到正半周期，所述第三开关为所述交流电的电压处在负半周期时让所述图腾柱PFC电路中的PFC电感充放电的开关，所述第四开关为所述交流电的电压处在正半周期时让所述PFC电感充放电的开关，所述控制信号用于让所述第三开关或所述第四开关处于导通状态；在导通设定时间后，停止向所述第三开关或所述第四开关发送所述控制信号；在断开设定时间后，向所述第三开关或所述第四开关发送所述控制信号。
在该实施方式中，图腾柱PFC电路的输入交流电处在过零点切换时，作为工频开关的第三开关或第四开关导通，让图腾柱PFC电路中的PFC电感放电，图腾柱PFC电路中各种寄生电容充放电时产生共模电流。第三开关或第四开关导通设定时间后，让第三开关或第四开关断开。第三开关或第四开关断开设定时间，再次导通，让图腾柱PFC电路中的PFC电感充电产生差模电流。本申请通过让图腾柱PFC电路中寄生电容的充放电时间与PFC电感L的储能时间错开，避免图腾柱PFC电路中的共模电流和差模电流叠加，可以降低图腾柱PFC电路的冲击电流。当冲击电流降低后，不会让开关触发过流保护机制，图腾柱PFC电路可以正常工作。
在一种实施方式中，在所述确定所述输入交流电的电压过零切换时，向所述第三开关发送控制信号之后，还包括：向第二开关发送所述控制信号，所述第二开关为所述交流电的电压处在负半周期时让所述PFC电感放电的开关，或所述交流电的电压处在正半周期时让所述PFC电感充电的开关；或者，在所述确定所述输入交流电的电压过零切换时，向所述第四开关发送控制信号之后，还包括：向第一开关发送所述控制信号，所述第一开关为所述交流电的电压处在负半周期时让所述PFC电感充电的开关，或所述交流电的电压处在正半周期时让所述PFC电感放电的开关。
在该实施方式中，当第三开关或第四开关第一次导通时，可以让第一开关或第二开关导通，让图腾柱PFC电路中的PFC电感放电，PFC电感放电产生的电流可以让图腾柱PFC电路中各种寄生电容进行充放电，实现让图腾柱PFC电路中各种寄生电容产生共模电流。
在一种实施方式中，在所述在断开设定时间后，向所述第三开关发送所述控制信号之后，还包括：向所述第一开关发送所述控制信号；或者，在所述在断开设定时间后，向所述第四开关发送所述控制信号之后，还包括：向所述第二开关发送所述控制信号。
在该实施方式中，当第三开关或第四开关第二次导通时，可以让第二开关或第一开关导通，让图腾柱PFC电路中的PFC电感充电，实现让图腾柱PFC电路中PFC电感产生差模电流。
在一种实施方式中，所述第三开关和所述第四开关均包括MOS晶体管，所述确定所述输入端的交流电的电压过零切换时，向所述第三开关或所述第四开关发送控制信号之前或之后，还包括：增大所述第三开关中的MOS晶体管或所述第四开关中的MOS晶体管的栅极的电阻。
在该实施方式中，如果第三开关和第四开关是由MOS晶体管构成。为了减小图腾柱PFC电路中的冲击电流，可以增加第三开关和第四开关中的MOS晶体管的栅极的驱动电阻，可以降低通过第三开关或第四开关的共模电流的导通速度，让该共模电流回路中共模电流与其它共模电流回路中共模电流错开，实现减小图腾柱PFC电路中的冲击电流。
第二方面，本申请实施例提供了一种图腾柱PFC电路的噪声抑制装置，包括：图腾柱PFC电路、输入电压检测单元和控制单元，所述输入电压检测单元，用于对所述图腾柱PFC电路的输入端的交流电进行采样，并向所述控制单元输入交流电的电压；所述控制单元，用于确定所述输入端的交流电的电压过零切换时，向所述第三开关或所述第四开关发送控制信号，所述过零切换为所述交流电的电压从正半周期切换到负半周期、或者从负半周期切换到正半周期，所述第三开关为所述交流电的电压处在负半周期时让所述图腾柱PFC电路中的PFC电感充放电的开关，所述第四开关为所述交流电的电压处在正半周期时让所述PFC电感充放电的开关，所述控制信号用于让所述第三开关或所述第四开关处于导通状态；在导通设定时间后，停止向所述第三开关或所述第四开关发送所述控制信号；以及在断开设定时间后，向所述第三开关或所述第四开关发送所述控制信号。
在一种实施方式中，所述控制单元，还用于在确定所述输入交流电的电压过零切换时，向所述第三开关发送控制信号之后，向第二开关发送所述控制信号，所述第二开关为所述交流电的电压处在负半周期时让所述PFC电感放电的开关，或所述交流电的电压处在正半周期时让所述PFC电感充电的开关；或者，在确定所述输入交流电的电压过零切换时，向所述第四开关发送控制信号之后，向第一开关发送所述控制信号，所述第一开关为所述交流电的电压处在负半周期时让所述PFC电感充电的开关，或所述交流电的电压处在正半周期时让所述PFC电感放电的开关。
在一种实施方式中，所述控制单元，还用于在所述在断开设定时间后，向所述第三开关发送所述控制信号之后，向所述第一开关发送所述控制信号；或者，在所述在断开设定时间后，向所述第四开关发送所述控制信号之后，向所述第二开关发送所述控制信号。
在一种实施方式中，所述第三开关和所述第四开关均包括MOS晶体管，所述控制单元，还用于增大所述第三开关中的MOS晶体管或所述第四开关中的MOS晶体管的栅极的电阻。
第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括：如第二方面各个可能实现的图腾柱PFC电路的噪声抑制装置。其中，电子设备可以基站、充电桩、交换机、电动汽车等等，本申请在此不作限定。
附图说明
下面对实施例或现有技术描述中所需使用的附图作简单地介绍。
图1为现有技术中一种图腾柱PFC电路的结构示意图；
图2(a)为现有技术中另一种图腾柱PFC电路中的电流流通方向的示意图；
图2(b)为现有技术中另一种图腾柱PFC电路中的电流流通方向的示意图；
图2(c)为现有技术中一种图腾柱PFC电路中输入电压处在负半周期切换到正半周期阶段时的电流流通方向的示意图；
图2(d)为现有技术中一种图腾柱PFC电路中输入电压处在正半周期切换到负半周期阶段时的电流流通方向的示意图；
图3为本申请实施例中提供的一种图腾柱PFC电路的噪声抑制装置的结构示意图；
图4为本申请实施例中提供的图腾柱PFC电路中输入电压处在负半周期切换到正半周期阶段时控制单元向各个开关发送控制信号的仿真图；
图5(a)为本申请实施例中提供的图腾柱PFC电路中输入电压处在正半周期切换到负半周期阶段时第一控制阶段的电流流通方向的示意图；
图5(b)为本申请实施例中提供的图腾柱PFC电路中输入电压处在正半周期切换到负半周期阶段时第二控制阶段的电流流通方向的示意图；
图5(c)为本申请实施例中提供的图腾柱PFC电路中输入电压处在负半周期切换到正半周期阶段时第一控制阶段的电流流通方向的示意图；
图5(d)为本申请实施例中提供的图腾柱PFC电路中输入电压处在负半周期切换到正半周期阶段时第二控制阶段的电流流通方向的示意图；
图6为本申请实施例中提供的一种图腾柱PFC电路的噪声抑制方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
本文中术语“和/或”，是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。本文中符号“/”表示关联对象是或者的关系，例如A/B表示A或者B。
本文中的说明书和权利要求书中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述对象的特定顺序。例如，第一响应消息和第二响应消息等是用于区别不同的响应消息，而不是用于描述响应消息的特定顺序。
在本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个或者两个以上，例如，多个处理单元是指两个或者两个以上的处理单元等；多个元件是指两个或者两个以上的元件等。
图1为现有技术中一种图腾柱PFC电路的结构示意图。如图1所示，该图腾柱PFC电路包括输入端1、输入端2、PFC电感L、共模电感Lcmc、开关S1、开关S2、开关S3、开关S4、滤波电容COUT、开关S1的寄生电容Cp1、开关S2的寄生电容Cp2、开关S3的寄生电容Cp3、开关S4的寄生电容Cp4、对地X电容Cx1、对地X电容Cx2、对地Y电容Cy1、对地Y电容Cy2、对地等效电容Cpg、输出端3和输出端4。
输入端1与输入端2可以与外接电源电连接。输出端3和输出端4可以与多个负载电连接。开关S1与开关S2串联，开关S1与开关S2电连接在输出端3与输出端4之间。开关S3与开关S4串联，开关S3与开关S4电连接在输出端3与输出端4之间。滤波电容COUT电连接在输出端3与输出端4之间。输入端1通过共模电感Lcmc和PFC电感L电连接在开关S1与开关S2之间的节点SW1上。输入端2通过共模电感Lcmc电连接在开关S3与开关S4之间的节点SW2上。
对地等效电容Cpg的一端电连接在开关S2与输出端4之间，另一端接地。对地Y电容Cy 1一端电连接在输入端1上，另一端电连接在对地等效电容Cpg的接地端。对地Y电容Cy2一端电连接在输入端2上，另一端电连接在对地等效电容Cpg的接地端。对地X电容Cx1和对地X电容Cx2分别电连接在输出端1与输入端2之间，且分别处在共模电感Lcmc两侧。
如图2(a)所示，图腾柱PFC电路输入电压VAC处在负半周期，VAC<0。也即，输入端1为负，输入端2为正。此时，图腾柱PFC电路中的开关S3导通，开关S4断开。开关S1作为主开关导通，让PFC电感L充电。开关S2作为副开关导通，让PFC电感L放电。图腾柱PFC电路中电流依次流通的器件有：输入端2→共模电感Lcmc→节点SW2→开关S3→开关S1(或者输出端3→输出端4→开关S2)→节点SW1→PFC电感L→共模电感Lcmc→输入端1。此时，节点SW2处的电压VSW2等于输出电压VOUT。
如图2(b)所示，图腾柱PFC电路输入电压VAC处在正半周期，VAC>0。也即，输入端1为正，输入端2为负。此时，图腾柱PFC电路中的开关S4导通，开关S3断开。开关S2作为主开关导通，让PFC电感L充电。开关S1作为副开关导通，让PFC电感L放电。图腾柱PFC电路中电流依次流通的器件有：输入端1→共模电感Lcmc→PFC电感L→节点SW1→开关S2(或者开关S1→输出端3→输出端4)→开关S4→节点SW2→共模电感Lcmc→输入端2。此时，节点SW2处的电压VSW2等于输出电压0V。
图腾柱PFC电路输入电压VAC出现过零变换时，开关S3和开关S4会轮流导通，节点SW2处的电压VSW2会从0V变化到VOUT(或者从VOUT变化到0V)。在这个短暂变换过程中，图腾柱PFC电路中会产生一个冲击电流。其中，过零变换是指交流电由正半周期切换到负半周期，或者由负半周期切换到正半周期。
如图2(c)所示，图腾柱PFC电路的输入电压VAC处在负半周期切换到正半周期阶段，也即“输入端1为负和输入端2为正”的情况变换成“输入端1为正和输入端2为负”的情况。图腾柱PFC电路产生的冲击电流通过PFC电感L和开关S2后，分别对对地等效电容Cpg和开关S4的寄生电容Cp4充电。对地Y电容Cy1和对地Y电容Cy2放电产生的电流汇入到PFC电感L。因此，冲击电流包括两个部分，一部分是通过对地等效电容Cpg、对地Y电容Cy1和对地Y电容Cy2的共模电流，另一部分是通过开关S4的寄生电容Cp4的差模电流。
如图2(d)所示，图腾柱PFC电路的输入电压VAC处在正半周期切换到负半周期阶段，也即“输入端1为正和输入端2为负”的情况变换成“输入端1为负和输入端2为正”的情况。图腾柱PFC电路产生的冲击电流通过节点SW2后，对开关S3的寄生电容Cp3充电。对地Y电容Cy1和对地Y电容Cy2放电产生的电流对对地等效电容Cpg充电。冲击电流包括两个部分，一部分是通过对地Y电容Cy1、对地Y电容Cy2和对地等效电容Cpg的共模电流，另一部分是通过开关S3的寄生电容Cp3的差模电流。
现有技术的图腾柱PFC电路中，在同一时间产生共模电流和差模电流，造成图腾柱PFC电路中的冲击电流比较大，会损坏图腾柱PFC电路中器件，降低了图腾柱PFC电路的可靠性。另外，图腾柱PFC电路的输入电压VAC出现过零切换时，开关S3导通产生的冲击电流会让图腾柱PFC电路中的开关S3触发过流保护机制，开关S3处于关断状态，导致图腾柱PFC电路工作异常。其中，图腾柱PFC电路的输入端接收的是交流电。过零切换为交流电的电压从正半周期切换到负半周期、或者从负半周期切换到正半周期的状态。
为了解决现有的图腾柱PFC电路的缺陷，本申请实施例设计了一种图腾柱PFC电路的噪声抑制方法和噪声抑制装置。图腾柱PFC电路的输入交流电处在过零点切换时，让控制图腾柱PFC电路中工频开关先导通一次，图腾柱PFC电路中的PFC电感放电，图腾柱PFC电路中各种寄生电容充放电时产生共模电流。关断工频开关一段时间后，再次让工频开关导通，并让高频开关导通。此时，图腾柱PFC电路中的PFC电感充电产生差模电流。本申请中，通过将图腾柱PFC电路中寄生电容的充放电时间与PFC电感L的储能时间错开，避免寄生电容充放电电流与PFC电感L的储能电流叠加，可以降低图腾柱PFC电路的冲击电流。当冲击电流降低后，不会让开关触发过流保护机制，图腾柱PFC电路可以正常工作。
图3为本申请实施例中提供的一种图腾柱PFC电路的噪声抑制装置的结构示意图。如图3所示，该图腾柱PFC电路的噪声抑制装置300包括图腾柱PFC电路310、输入电压检测单元320、输出电压检测单元330、检测电路340和控制单元350。其中，图腾柱PFC电路310用于将输入的交流电转换成直流电。输入电压检测单元320与图腾柱PFC电路310中输入端耦合，用于检测图腾柱PFC电路310输入的电压VAC的电压值，并将检测结果发送给控制单元350。输出电压检测单元330与图腾柱PFC电路310中输出端耦合，用于检测图腾柱PFC电路310输出的电压VOUT的电压值，并将检测结果发送给控制单元350。检测电路340的输入端与图腾柱PFC电路310电连接，检测电路340的输出端与控制单元350电连接，用于将图腾柱PFC电路310中的节点SW1处的电压值发送给控制单元350。控制单元350的输出端与图腾柱PFC电路310中各个开关电连接，用于根据输入电压检测单元320的检测结果、输出电压检测单元330的检测结果、检测电路340输入的节点SW1处的电压值和电阻R的电流值，生成控制信号，向图腾柱PFC电路310中的各个开关发送控制信号。
如图3所示，图腾柱PFC电路310包括输入端1、输入端2、开关S1、开关S2、开关S3、开关S4、二极管D1、二极管D2、PFC电感L、电阻R、滤波电容COUT、输出端3和输出端4。输入端1和输入端2可以与外接电源电连接，接收外接电源输入的电信号。输入端1和输入端2还可以与输入电压检测单元320电连接。输入电压检测单元320可以通过输入端1和输入端2检测输入的电压VAC的电压值。开关S1与开关S2串联，开关S1与开关S2电连接在输出端3与输出端4之间。开关S3与开关S4串联，开关S3与开关S4电连接在输出端3与输出端4之间。二极管D1与二极管D2串联，二极管D1与二极管D2电连接在输出端3与输出端4之间。滤波电容COUT电连接在输出端3与输出端4之间。输入端1电连接在二极管D1与二极管D2之间的节点上。输入端2电连接在开关S3与开关S4之间的节点SW2上。PFC电感L的一端电连接在二极管D1与二极管D2之间的节点上，另一端电连接在开关S1与开关S2之间的节点SW1上。PFC电感L可以与其它元件配合，减少交流输入的基波电流与电压之间的相位差，具有整流器和滤波器的作用。输出端3和输出端4可以与多个负载电连接，向各个负载提供电能。输出端3和输出端4还可以与输出电压检测单元330电连接。输出电压检测单元330可以通过输出端3和输出端4检测输入的电压VOUT的电压值。
本申请中，图腾柱PFC电路310在正常工作时，电路中会产生寄生电容。为了便于理解，可以将寄生电容等效为对地等效电容Cpg、地Y电容Cy1和对地Y电容Cy2。如图3所示，对地等效电容Cpg的一端电连接在开关S2与输出端4之间，另一端接地。对地Y电容Cy1一端电连接在输入端1上，另一端电连接在对地等效电容Cpg的接地端。对地Y电容Cy2一端电连接在输入端2上，另一端电连接在对地等效电容Cpg的接地端。
本申请采用的图腾柱PFC电路不仅限于图3所示的结构，还可以为其它图腾柱PFC电路，本申请在此仅作示例来描述，并不作限定。
开关S1、开关S2、开关S3和开关S4一般选用金属氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，MOSFET)、绝缘栅双极性晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)、二极管等器件作为开关。以MOS晶体管为例，每个MOS晶体管的栅极自举电路(图中未示出)电连接。控制单元350的输出端与自举电路电连接。控制单元350可以向自举电路发送脉冲宽度调制(pulse width modulation，PWM)信号，实现让自举电路中的自举电容放电，让MOS晶体管栅极输入电流，实现MOS晶体管处在导通状态。本申请中，开关S1、开关S2、开关S3和开关S4均包括MOS晶体管和二极管。二极管的一端与MOS晶体管源极电连接，二极管的另一端与MOS晶体管的漏极电连接。MOS晶体管流通的电流方向与二极管流通的电流方向相反。
如图3所示，开关S1中，二极管流通的电流方向为“输入端1→开关S1”，MOS晶体管流通的电流方向“开关S1→输入端1”。开关S2中，二极管流通的电流方向为“开关S2→输入端1”，MOS晶体管流通的电流方向“输入端1→开关S2”。开关S3中，二极管流通的电流方向为“输入端2→开关S3”，MOS晶体管流通的电流方向“开关S3→输入端2”。开关S4中，二极管流通的电流方向为“开关S4→输入端2”，MOS晶体管流通的电流方向“输入端2→开关S4”。
本申请中，控制单元350可以分别控制开关S1、开关S2、开关S3和开关S4中的MOS晶体管处在导通或断开状态，让图腾柱PFC电路310可以实现类似于图2(a)-图2(d)所示的四种工作模式。具体为：
一个实施例中，图腾柱PFC电路输入电压VAC处在正半周期，VAC>0。也即，输入端1为正，输入端2为负。此时，开关S4中的MOS晶体管导通。当PFC电感L充电时，开关S1中的MOS晶体管断开，开关S2中的MOS晶体管导通。图腾柱PFC电路510中电流依次流通的器件有：输入端1→PFC电感L→开关S2→开关S4→输入端2。
一个实施例中，图腾柱PFC电路输入电压VAC处在正半周期，VAC>0。也即，输入端1为正，输入端2为负。此时，开关S4中的MOS晶体管导通。当PFC电感L放电时，开关S1中的MOS晶体管导通，开关S2中的MOS晶体管断开。图腾柱PFC电路510中电流依次流通的器件有：输入端1→PFC电感L→开关S1→输出端3→输出端4→开关S4→输入端2。
一个实施例中，图腾柱PFC电路输入电压VAC处在负半周期，VAC<0。也即，输入端1为负。此时，开关S3中的MOS晶体管导通。当PFC电感L充电时，开关S1中的MOS晶体管导通，开关S2中的MOS晶体管断开。图腾柱PFC电路510中电流依次流通的器件有：输入端2→开关S3→开关S1→PFC电感L→输入端1。
一个实施例中，图腾柱PFC电路输入电压VAC处在负半周期，VAC<0。也即，输入端1为负。此时，开关S3中的MOS晶体管导通。当PFC电感L放电时，图腾柱PFC电路中的开关S1断开，开关S2导通。图腾柱PFC电路中电流依次流通的器件有：输入端2→开关S3→输出端3→输出端4→开关S2→PFC电感L→输入端1。
图腾柱PFC电路310的输入电压VAC处在正半周期切换到负半周期阶段，控制单元350向开关S1、开关S2、开关S3和开关S4发送PWM信号的波形仿真如图4所示。
本申请实施例中，控制单元350根据图腾柱PFC电路310中产生共模电流和产生差模电流的时间顺序，划分为两个控制阶段。在第一控制阶段中，控制单元350向开关S3发送PWM S3信号，让开关S3处在导通状态，并导通设定时间TSPWM_PRE_ON后，停止向开关S3发送PWM S3信号，让开关S3处在断开状态。其中，导通设定时间TSPWM_PRE_ON一般是与开关S3和开关S4的桥臂的电压稳定时间。
如图3(a)所示，在第一控制阶段中，图腾柱PFC电路中的开关S3导通。控制单元350暂时让开关S1不导通，并让开关S2导通。此时，图腾柱PFC电路中的PFC电感L放电。图腾柱PFC电路中的PFC电感L放电产生的冲击电流依次通过对地Y电容Cy1和对地Y电容Cy2、对地等效电容Cpg、开关S2中的寄生电容Cp2、以及PFC电感L后回流到输入端1，形成第一条共模电流回路。图腾柱PFC电路中的PFC电感L放电产生的冲击电流对开关S4的寄生电容Cp4充电，通过开关S4的寄生电容Cp4、开关S2中的寄生电容Cp2、以及PFC电感L后回流到输入端1，形成第二条共模电流回路。
在第二条共模电流回路中，共模电流的导通速度与开关S4的导通速度有关，共模电流的导通速度也即节点SW2处的电压VSW2从0V变化到VOUT的速度。为了减小图腾柱PFC电路310中的冲击电流，可以增加开关S3的栅极的驱动电阻。当开关S3的栅极的驱动电阻增大，可以降低第二条共模电流回路中共模电流的导通速度，让第二条共模电流回路中共模电流与第一条共模电流回路中共模电流错开，实现减小图腾柱PFC电路310中的冲击电流。
在第二控制阶段中，控制单元350停止向开关S3发送PWM S3信号后，通过设定时间TQPWM_ON_DLY，再次向开关S3发送PWM S3信号，让开关S3处在导通状态。控制单元350再次向开关S3发送PWM S3信号时，还向开关S1发送PWM S1信号，让开关S3和开关S1都处在导通状态。
如图3(b)所示，在第二控制阶段中，图腾柱PFC电路310中相关电容的电压达到稳定后，控制单元350延迟设定时间TQPWM_ON_DLY后，让图腾柱PFC电路中的开关S3导通。控制单元350控制让开关S1导通，让PFC电感L充电。此时，图腾柱PFC电路310中的PFC电感L在充电过程中产生差模电流。图腾柱PFC电路310中差模电流依次流通的器件有：输入端2→节点SW2→开关S3→开关S1→节点SW1→PFC电感L→输入端1。其中，延迟设定时间TQPWM_ON_DLY一般是与开关S3或开关S4的导通时间与关断时间的死区时间。
本申请实施例中，图腾柱PFC电路310的输入电压VAC处在正半周期切换到负半周期阶段。当输入电压VAC发生过零切换时，控制单元350让开关S3导通。控制单元350先控制开关S1不导通，让开关S2导通。图腾柱PFC电路中各个寄生电容在充放电过程中，会产生共模电流。当图腾柱PFC电路中各个寄生电容的电压达到稳定后，控制单元350再控制开关S1导通，PFC电感L充电过程中，图腾柱PFC电路310中会产生差模电流。控制单元350通过延迟设定时间让开关S1导通，可以让图腾柱PFC电路中产生共模电流的时间与产生差模电流的时间错开，实现减小图腾柱PFC电路中的冲击电流。
当图腾柱PFC电路中各个寄生电容的电压达到稳定后，控制单元350控制开关S3断开设定时间段。控制单元350断开设定时间后，再次控制开关S3导通。控制单元350在第二次导通中，可以屏蔽开关S3在第一次导通时产生的噪声，避免开关S3在第一次导通时产生的冲击电流过大，让开关S3触发过流保护机制，开关S3处于关断状态，导致图腾柱PFC电路工作异常。
图腾柱PFC电路310的输入电压VAC处在负半周期切换到正半周期阶段，控制单元350在第一控制阶段中，向开关S4发送PWM S4信号，让开关S4处在导通状态。开关S4导通设定时间TSPWM_PRE_ON后，控制单元350停止向开关S4发送PWM S3信号，让开关S4处在断开状态。
如图3(c)所示，在第一控制阶段中，图腾柱PFC电路中的开关S4导通。控制单元350暂时让开关S2不导通，并让开关S1导通。此时，图腾柱PFC电路中的PFC电感L放电。图腾柱PFC电路中的PFC电感L放电产生的冲击电流依次通过PFC电感L、开关S2中的寄生电容Cp2、对地等效电容Cpg、对地Y电容Cy1和对地Y电容Cy2，回流到输入端2，形成第一条共模电流回路。图腾柱PFC电路中的PFC电感L放电产生的冲击电流对开关S4的寄生电容Cp4充电，通过PFC电感L、开关S2中的寄生电容Cp2和开关S4的寄生电容Cp4，回流到输入端2，形成第二条共模电流回路。
在第二条共模电流回路中，共模电流的导通速度与开关S4的导通速度有关，共模电流的导通速度也即节点SW2处的电压VSW2从VOUT变化到0V的速度。为了减小图腾柱PFC电路310中的冲击电流，可以增加开关S4的栅极的驱动电阻。当开关S4的栅极的驱动电阻增大，可以降低第二条共模电流回路中共模电流的导通速度，让第二条共模电流回路中共模电流与第一条共模电流回路中共模电流错开，实现减小图腾柱PFC电路310中的冲击电流。
在第二控制阶段中，控制单元350停止向开关S4发送PWM S4信号后，通过设定时间TQPWM_ON_DLY，再次向开关S4发送PWM S4信号，让开关S4处在导通状态。控制单元350再次向开关S4发送PWM S4信号时，还向开关S2发送PWM S2信号，让开关S4和开关S2都处在导通状态。
如图3(d)所示，在第二控制阶段中，图腾柱PFC电路310中相关电容的电压达到稳定后，控制单元350延迟设定时间TQPWM_ON_DLY后，让图腾柱PFC电路中的开关S4导通。控制单元350控制让开关S2导通，让PFC电感L充电。此时，图腾柱PFC电路310中的PFC电感L在充电过程中产生差模电流。图腾柱PFC电路310中差模电流依次流通的器件有：输入端1→节点SW1→开关S2→开关S4→节点SW2→输入端2。
本申请实施例中，图腾柱PFC电路310的输入电压VAC处在负半周期切换到正半周期阶段。当输入电压VAC发生过零切换时，让开关S4导通。控制单元350先控制开关S2不导通，让开关S1导通。图腾柱PFC电路中各个寄生电容在充放电过程中，会产生共模电流。当图腾柱PFC电路中各个寄生电容的电压达到稳定后，控制单元350再控制开关S2导通，PFC电感L充电过程中，图腾柱PFC电路310中会产生差模电流。控制单元350通过延迟设定时间让开关S2导通，可以让图腾柱PFC电路中产生共模电流的时间与产生差模电流的时间错开，实现减小图腾柱PFC电路中的冲击电流。
当图腾柱PFC电路中各个寄生电容的电压达到稳定后，控制单元350控制开关S4断开设定时间段。控制单元350断开设定时间后，再次控制开关S4导通。控制单元350在第二次导通中，可以屏蔽开关S4在第一次导通时产生的噪声，避免开关S4在第一次导通时产生的冲击电流过大，让开关S4触发过流保护机制，开关S4处于关断状态，导致图腾柱PFC电路工作异常。
图6为本申请实施例中提供的一种图腾柱PFC电路的噪声抑制方法的流程图。如图6所示，该控制图腾柱PFC电路的方法是由上述控制单元350执行，控制单元350执行步骤具体如下：
步骤S601，接收输入电压VAC，并判断输入电压VAC是否处在正半周期。如果是，执行步骤S607，如果否，执行步骤S602。
步骤S602，向开关S3发送控制信号。
具体地，控制单元350通过输入电压检测单元320接收输入电压VAC。如果当前时刻的输入电压VAC处在负半周期，控制单元350向开关S3发送控制信号，让开关S3处于导通状态，以便控制单元350控制开关S1和开关S2让PFC电感充放电。
在一个例子中，如果让PFC电感充电时，开关S1中的MOS晶体管导通，开关S2中的MOS晶体管断开。图腾柱PFC电路510中电流依次流通的器件有：输入端2→开关S3→开关S1→PFC电感L→输入端1。
在一个例子中，如果让PFC电感L放电时，图腾柱PFC电路中的开关S1断开，开关S2导通。图腾柱PFC电路中电流依次流通的器件有：输入端2→开关S3→输出端3→输出端4→开关S2→PFC电感L→输入端1。
步骤S603，判断输入电压VAC是否处在正半周期。如果是，执行步骤S604，如果否，执行步骤S602。
步骤S604，向开关S4发送控制信号。
步骤S605，导通设定时间后，停止向开关S4发送控制信号。
具体地，控制单元350不断地检测输入电压VAC。如果输入电压VAC处在负半周期切换到正半周期阶段，控制单元350向开关S4发送控制信号，让开关S4处于导通状态。控制单元350暂时让开关S2不导通，并让开关S1导通。此时，图腾柱PFC电路中的PFC电感L放电。
图腾柱PFC电路中的PFC电感L放电产生的冲击电流依次通过PFC电感L、开关S2中的寄生电容Cp2、对地等效电容Cpg、对地Y电容Cy1和对地Y电容Cy2，回流到输入端2，形成第一条共模电流回路。图腾柱PFC电路中的PFC电感L放电产生的冲击电流对开关S4的寄生电容Cp4充电，通过PFC电感L、开关S2中的寄生电容Cp2和开关S4的寄生电容Cp4，回流到输入端2，形成第二条共模电流回路。
在第二条共模电流回路中，共模电流的导通速度与开关S4的导通速度有关，共模电流的导通速度也即节点SW2处的电压VSW2从VOUT变化到0V的速度。为了减小图腾柱PFC电路310中的冲击电流，可以增加开关S4的栅极的驱动电阻，。当开关S4的栅极的驱动电阻增大，可以降低第二条共模电流回路中共模电流的导通速度，让第二条共模电流回路中共模电流与第一条共模电流回路中共模电流错开，实现减小图腾柱PFC电路310中的冲击电流。
步骤S606，断开设定时间后，向开关S4发送控制信号和向开关S2发送控制信号。
具体地，图腾柱PFC电路310中相关电容的电压达到稳定后，控制单元350延迟设定时间TQPWM_ON_DLY后，再次向开关S4发送PWM S4信号，让开关S4处在导通状态。控制单元350再次向开关S4发送PWM S4信号时，还向开关S2发送PWM S2信号，让开关S4和开关S2都处在导通状态。此时，图腾柱PFC电路310中的PFC电感L在充电过程中产生差模电流。图腾柱PFC电路310中差模电流依次流通的器件有：输入端1→节点SW1→开关S2→开关S4→节点SW2→输入端2。
图腾柱PFC电路310的输入电压VAC处在负半周期切换到正半周期阶段。当输入电压VAC发生过零切换时，控制单元350让开关S4导通。控制单元350先控制开关S2不导通，让开关S1导通。图腾柱PFC电路中各个寄生电容在充放电过程中，会产生共模电流。当图腾柱PFC电路中各个寄生电容的电压达到稳定后，控制单元350再控制开关S2导通，PFC电感L充电过程中，图腾柱PFC电路310中会产生差模电流。控制单元350通过延迟设定时间让开关S2导通，可以让图腾柱PFC电路中产生共模电流的时间与产生差模电流的时间错开，实现减小图腾柱PFC电路中的冲击电流。
当图腾柱PFC电路中各个寄生电容的电压达到稳定后，控制单元350控制开关S4断开设定时间段。控制单元350断开设定时间后，再次控制开关S4导通。控制单元350在第二次导通中，可以屏蔽开关S4在第一次导通时产生的噪声，避免开关S4在第一次导通时产生的冲击电流过大，让开关S4触发过流保护机制，开关S4处于关断状态，导致图腾柱PFC电路工作异常。
步骤S607，向开关S4发送控制信号。
具体地，如果当前时刻的输入电压VAC处在正半周期，控制单元350向开关S4发送控制信号，让开关S4处于导通状态，以便控制单元350控制开关S1和开关S2让PFC电感充放电。
在一个例子中，如果让PFC电感充电时，开关S1中的MOS晶体管断开，开关S2中的MOS晶体管导通。图腾柱PFC电路510中电流依次流通的器件有：输入端1→PFC电感L→开关S2→开关S4→输入端2。
在一个例子中，如果让PFC电感L放电时，开关S1中的MOS晶体管导通，开关S2中的MOS晶体管断开。图腾柱PFC电路510中电流依次流通的器件有：输入端1→PFC电感L→开关S1→输出端3→输出端4→开关S4→输入端2。
步骤S608，判断输入电压VAC是否处在负半周期。如果是，执行步骤S609，如果否，执行步骤S607。
步骤S609，向开关S3发送控制信号。
步骤S610，导通设定时间后，停止向开关S3发送控制信号。
具体地，控制单元350不断地检测输入电压VAC。如果输入电压VAC处在正半周期切换到负半周期阶段，控制单元350向开关S3发送控制信号，让开关S3处于导通状态。控制单元350暂时让开关S1不导通，并让开关S2导通。此时，图腾柱PFC电路中的PFC电感L放电。
图腾柱PFC电路中的PFC电感L放电产生的冲击电流依次通过对地Y电容Cy1和对地Y电容Cy2、对地等效电容Cpg、开关S2中的寄生电容Cp2、以及PFC电感L后回流到输入端1，形成第一条共模电流回路。图腾柱PFC电路中的PFC电感L放电产生的冲击电流对开关S4的寄生电容Cp4充电，通过开关S4的寄生电容Cp4、开关S2中的寄生电容Cp2、以及PFC电感L后回流到输入端1，形成第二条共模电流回路。
在第二条共模电流回路中，共模电流的导通速度与开关S4的导通速度有关，共模电流的导通速度也即节点SW2处的电压VSW2从0V变化到VOUT的速度。为了减小图腾柱PFC电路310中的冲击电流，可以增加开关S3的栅极的驱动电阻。当开关S3的栅极的驱动电阻增大，可以降低第二条共模电流回路中共模电流的导通速度，让第二条共模电流回路中共模电流与第一条共模电流回路中共模电流错开，实现减小图腾柱PFC电路310中的冲击电流。
步骤S611，断开设定时间后，向开关S3发送控制信号和向开关S1发送控制信号。
具体地，图腾柱PFC电路310中相关电容的电压达到稳定后，控制单元350延迟设定时间TQPWM_ON_DLY后，再次向开关S3发送PWM S3信号，让开关S3处在导通状态。控制单元350再次向开关S3发送PWM S3信号时，还向开关S1发送PWM S1信号，让开关S3和开关S1都处在导通状态。此时，图腾柱PFC电路310中的PFC电感L在充电过程中产生差模电流。图腾柱PFC电路310中差模电流依次流通的器件有：输入端2→节点SW2→开关S3→开关S1→节点SW1→PFC电感L→输入端1。
图腾柱PFC电路310的输入电压VAC处在正半周期切换到负半周期阶段。当输入电压VAC发生过零切换时，控制单元350让开关S3导通。控制单元350先控制开关S1不导通，让开关S2导通。图腾柱PFC电路中各个寄生电容在充放电过程中，会产生共模电流。当图腾柱PFC电路中各个寄生电容的电压达到稳定后，控制单元350再控制开关S1导通，PFC电感L充电过程中，图腾柱PFC电路310中会产生差模电流。控制单元350通过延迟设定时间让开关S1导通，可以让图腾柱PFC电路中产生共模电流的时间与产生差模电流的时间错开，实现减小图腾柱PFC电路中的冲击电流。
当图腾柱PFC电路中各个寄生电容的电压达到稳定后，控制单元350控制开关S3断开设定时间段。控制单元350断开设定时间后，再次控制开关S3导通。控制单元350在第二次导通中，可以屏蔽开关S3在第一次导通时产生的噪声，避免开关S3在第一次导通时产生的冲击电流过大，让开关S3触发过流保护机制，开关S3处于关断状态，导致图腾柱PFC电路工作异常。
本申请实施例提供一种电子设备，该电子设备包括图腾柱PFC电路的噪声抑制装置。其中，图腾柱PFC电路的噪声抑制装置可以为如图3-图6和上述对应保护方案中记载的图腾柱PFC电路的噪声抑制装置。由于该电子设备包括该图腾柱PFC电路的噪声抑制装置，因此该电子设备包具有该图腾柱PFC电路的噪声抑制装置的所有或至少部分优点。其中，该电子设备可以基站、充电桩、交换机、电动汽车等等，本申请在此不作限定。
在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以适合的方式结合。
最后说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例中所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例中技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种图腾柱PFC电路的噪声抑制方法，其特征在于，所述方法由控制器执行，包括：
对图腾柱PFC电路的输入端的交流电进行采样；
确定所述输入端的交流电的电压过零切换时，向所述第三开关或所述第四开关发送控制信号，所述过零切换为所述交流电的电压从正半周期切换到负半周期、或者从负半周期切换到正半周期，所述第三开关为所述交流电的电压处在负半周期时让所述图腾柱PFC电路中的PFC电感充放电的开关，所述第四开关为所述交流电的电压处在正半周期时让所述PFC电感充放电的开关，所述控制信号用于让所述第三开关或所述第四开关处于导通状态；
在导通设定时间后，停止向所述第三开关或所述第四开关发送所述控制信号；
在断开设定时间后，向所述第三开关或所述第四开关发送所述控制信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述确定所述输入交流电的电压过零切换时，向所述第三开关发送控制信号之后，还包括：
向第二开关发送所述控制信号，所述第二开关为所述交流电的电压处在负半周期时让所述PFC电感放电的开关，或所述交流电的电压处在正半周期时让所述PFC电感充电的开关；
或者，在所述确定所述输入交流电的电压过零切换时，向所述第四开关发送控制信号之后，还包括：
向第一开关发送所述控制信号，所述第一开关为所述交流电的电压处在负半周期时让所述PFC电感充电的开关，或所述交流电的电压处在正半周期时让所述PFC电感放电的开关。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述在断开设定时间后，向所述第三开关发送所述控制信号之后，还包括：
向所述第一开关发送所述控制信号；
或者，在所述在断开设定时间后，向所述第四开关发送所述控制信号之后，还包括：
向所述第二开关发送所述控制信号。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的方法，其特征在于，所述第三开关和所述第四开关均包括MOS晶体管，
所述确定所述输入端的交流电的电压过零切换时，向所述第三开关或所述第四开关发送控制信号之前或之后，还包括：
增大所述第三开关中的MOS晶体管或所述第四开关中的MOS晶体管的栅极的电阻。
5.一种图腾柱PFC电路的噪声抑制装置，其特征在于，包括：图腾柱PFC电路、输入电压检测单元和控制单元，
所述输入电压检测单元，用于对所述图腾柱PFC电路的输入端的交流电进行采样，并向所述控制单元输入交流电的电压；
所述控制单元，用于确定所述输入端的交流电的电压过零切换时，向所述第三开关或所述第四开关发送控制信号，所述过零切换为所述交流电的电压从正半周期切换到负半周期、或者从负半周期切换到正半周期，所述第三开关为所述交流电的电压处在负半周期时让所述图腾柱PFC电路中的PFC电感充放电的开关，所述第四开关为所述交流电的电压处在正半周期时让所述PFC电感充放电的开关，所述控制信号用于让所述第三开关或所述第四开关处于导通状态；
在导通设定时间后，停止向所述第三开关或所述第四开关发送所述控制信号；
在断开设定时间后，向所述第三开关或所述第四开关发送所述控制信号。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述控制单元，还用于在确定所述输入交流电的电压过零切换时，向所述第三开关发送控制信号之后，向第二开关发送所述控制信号，所述第二开关为所述交流电的电压处在负半周期时让所述PFC电感放电的开关，或所述交流电的电压处在正半周期时让所述PFC电感充电的开关；或者，
在确定所述输入交流电的电压过零切换时，向所述第四开关发送控制信号之后，向第一开关发送所述控制信号，所述第一开关为所述交流电的电压处在负半周期时让所述PFC电感充电的开关，或所述交流电的电压处在正半周期时让所述PFC电感放电的开关。
7.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述控制单元，还用于在所述在断开设定时间后，向所述第三开关发送所述控制信号之后，向所述第一开关发送所述控制信号；或者，
在所述在断开设定时间后，向所述第四开关发送所述控制信号之后，向所述第二开关发送所述控制信号。
8.根据权利要求5-7任意一项所述的装置，其特征在于，所述第三开关和所述第四开关均包括MOS晶体管，
所述控制单元，还用于增大所述第三开关中的MOS晶体管或所述第四开关中的MOS晶体管的栅极的电阻。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个如权利要求5-8所述的图腾柱PFC电路的噪声抑制装置。
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