CN203942441U - 一种无桥pfc转换器 - Google Patents

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王大虎
白万备
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Abstract

本实用新型公开了一种无桥PFC转换器，包括第一电感、第一开关器件、第一二极管、第二开关器件、第二二极管以及第三二极管、第四二极管和电流采样单元，第一开关器件和第一二极管构成第一桥臂，第二开关器件和第二二极管构成第二桥臂，第三二极管和第四二极管分别构成正负半周的电流回路通道。第三二极管和第四二极管采用工频整流二极管，工频整流二极管比高速开关二极管的前向压降低，功率损耗降低。本实用新型提出的一种无桥PFC转换器，转换效率高，电流采样方便，不需要专门的电流传感器即可实现高精度的电流采样，电路实现简单，工作可靠。

Description

一种无桥PFC转换器
技术领域
本实用新型涉及一种无桥PFC转换器，属于电力电子领域。
背景技术
电力电子装置的大量频繁使用，给电网造成了很严重的谐波污染，因此必须引入功率因数校正（PFC）电路，使其输入电流谐波满足国家规定的谐波要求。传统PFC转换器采用整流桥的结构，在能量转换的通道上要经过2个整流二极管和一个开关器件，或者经过2个整流二极管和一个高速开关二极管，存在着转换效率低的问题。随着对转换效率要求的提高，由传统PFC转换器拓扑衍生而来的无桥PFC转换器逐渐成为研究的热点。它略掉了传统PFC转换器的整流桥，减少了一个二极管的通态损耗，提高了转换效率，但当前常用的无桥PFC转换器的电路拓扑结构存在着电流采样困难以及控制复杂的缺陷。
发明内容
本实用新型旨在提出一种无桥PFC转换器，提供一种转换效率高、电流采样方便、电路实现简单、控制方便的无桥PFC转换器的电路拓扑结构。
本实用新型通过以下技术方案实现。
一种无桥PFC转换器，包括第一电感、第一开关器件、第一二极管、第二开关器件、第二二极管以及第三二极管、第四二极管，
所述第一电感的一端和交流输入电源的一端连接，所述第一电感的另一端和第一开关器件的一端、第一二极管的阳极、第三二极管的阴极连接，交流输入电源的另一端和第二二开关器件的一端、第二二极管的阳极、第四二极管的阴极连接，第一二极管的阴极、第二二极管的阴极和直流母线的正极连接，第一开关器件的另一端、第二开关器件的另一端、第三二极管的阳极、第四二极管的阳极和直流母线的负极连接。
所述第一开关器件和所述第一二极管构成第一桥臂，所述第二开关器件和所述第二二极管构成第二桥臂，所述第三二极管和所述第四二极管分别构成正负半周的电流回路通道。
还包括电流采样单元，所述电流采样单元的一端和直流母线的负极连接，所述电流采样单元的另一端和所述第三二极管的阳极、所述第四二极管的阳极连接。
优选地，所述电流采样单元采用串联采样电阻和运算放大器构成的采样电路，采样精度高，成本更低。
优选地，所述第三二极管、所述第四二极管为工频整流二极管。工频整流二极管比高速开关二极管的前向压降低，从而功率损耗降低。
优选地，所述第一开关器件、所述第二开关器件为IGBT或MOSFET。
优选地，所述第一开关器件和所述第二开关器件采用同一PWM信号驱动，只需一路PWM信号、一个驱动电路即可实现对两个开关器件的驱动，控制单元只需一个PWM信号端口就可以实现对无桥PFC转换器的开关控制。
本实用新型提出的一种无桥PFC转换器，转换效率高，便于通过由采样电阻和运算放大器构成的采样电路来实现电网输入电流采样，电流采样方便，不需要专门的电流传感器即可实现高精度的电流采样，电路实现简单，工作可靠。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明：
图1是本实用新型的无桥PFC转换器的第一种电路拓扑结构图；
图2是本实用新型的无桥PFC转换器的第二种电路拓扑结构图；
图3是本实用新型的无桥PFC转换器的电流采样单元的电路原理图。
具体实施方式
结合附图对本实用新型进行详细说明。
图1是本实用新型的无桥PFC转换器的电路拓扑结构图，包括电感L1、第一开关器件S1、第一二极管D1、第二开关器件S2、第二二极管D2以及第三二极管D3、第四二极管D4和电流采样单元。
电感L1的一端和交流输入电源的一端连接，电感L1的另一端和第一开关器件S1的一端、第一二极管D1的阳极、第三二极管D3的阴极连接，交流输入电源的另一端和第二二开关器件S2的一端、第二二极管D2的阳极、第四二极管D4的阴极连接，第一二极管D1的阴极、第二二极管D2的阴极和直流母线的正极连接。第一开关器件S1的另一端、第二开关器件S2的另一端和直流母线负极连接。第三二极管D3的阳极、第四二极管D4的阳极和电流采样单元的一端连接，电流采样单元的令一端和流母线负极连接。第一开关器件和第一二极管构成第一桥臂，第二开关器件和第二二极管构成第二桥臂，第三二极管和第四二极管分别构成正负半周的电流回路通道。
图2是本实用新型的无桥PFC转换器的第二种电路拓扑结构图。与图1所示的电路拓扑结构的不同点在于，本实施例增加了第二电感L2。第二电感L2的一端和交流输入电源的另一端连接，第二电感L2的一端和第二二开关器件S2的一端、第二二极管D2的阳极、第四二极管D4的阴极连接，其余部分和图1所示的电路拓扑结构相同。
图3是本实用新型的无桥PFC转换器的电流采样单元的电路原理图，采用串联采样电阻和运算放大器构成的采样电路实现电流检测。图中Rs1为串接于的采样电阻。采样电阻Rs1的一端与直流母线的负极VDC-连接，采样电阻Rs1的一端与第三二极管D3的阳极、第四二极管D4的阳极、单组R1的一端连接，电阻R1的另一端与电阻R2的一端、电容C1的一端、运算放大器U1的反相输入端连接，电阻R2的另一端与电容C1的另一端、运算放大器U1的输出端、电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与电容C3的一端、控制单元的一个A/D输入端口连接，电容C3的另一端与模拟地AGND连接，电阻R5、电容C3构成了RC滤波电路。电阻R3的一端与直流母线负极VDC-连接，电阻R3的另一端与电阻R4的一端、电容C2的一端、运算放大器U1的同相输入端连接，电阻R4的另一端、电容C2的另一端与模拟地AGND连接。运算放大器U1的供电端与供电电源+VCC连接，运算放大器U1的接地端与模拟地AGND连接。图中运算放大器U1的型号为TLC2272。
以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims (5)

1.一种无桥PFC转换器，包括第一电感、第一开关器件、第一二极管、第二开关器件、第二二极管以及第三二极管、第四二极管，其特征是：
所述第一电感的一端和交流输入电源的一端连接，所述第一电感的另一端和第一开关器件的一端、第一二极管的阳极、第三二极管的阴极连接，交流输入电源的另一端和第二二开关器件的一端、第二二极管的阳极、第四二极管的阴极连接，第一二极管的阴极、第二二极管的阴极和直流母线的正极连接，第一开关器件的另一端、第二开关器件的另一端、第三二极管的阳极、第四二极管的阳极和直流母线的负极连接。
2.根据权利要求1所述的一种无桥PFC转换器，其特征在于：还包括电流采样单元，所述电流采样单元的一端和直流母线的负极连接，所述电流采样单元的另一端和所述第三二极管的阳极、所述第四二极管的阳极连接。
3.根据权利要求1所述的一种无桥PFC转换器，其特征在于：所述第三二极管、所述第四二极管为工频整流二极管。
4.根据权利要求1所述的一种无桥PFC转换器，其特征在于：所述第一开关器件、所述第二开关器件为IGBT或MOSFET。
5.根据权利要求1所述的一种无桥PFC转换器，其特征在于：所述第一开关器件和所述第二开关器件采用同一PWM信号驱动。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113291181A (zh) * 2021-06-18 2021-08-24 国网（北京）新能源汽车服务有限公司 一种直流充电桩

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