CN206041797U - 图腾柱功率因数校正电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种图腾柱功率因数校正电路，接续于一自一交流电源接受电力的输入电感之后，该图腾柱功率因数校正电路于其所包含的一高频工作区域中设置有至少二比流元件或一中心抽头比流元件，透过该些比流元件或该中心抽头比流元件感知该图腾柱功率因数校正电路于交流电正负半周的电流波形，以透过取得的电流波形完整体现该输入电感于正负半周的电流波形，而具体解决现有需建置体积庞大的霍尔元件或其他电流感测元件所带来的实施问题。

Description

图腾柱功率因数校正电路

技术领域

本实用新型涉及一种图腾柱功率因数校正电路，尤指一种于高频工作区域建置比流元件以感测输入电感电流的图腾柱功率因数校正电路。

背景技术

按，现今图腾柱功率因数校正电路就如图1所示，若欲对于串接图腾柱功率因数校正电路8的一输入电感9，进行电流的感测，便需于该输入电感9与该图腾柱功率因数校正电路8所属的一第一桥臂81之间串接一电流感测器7，其串接的型态就如图1所示。

然而，由于该输入电感9于电路实施的过程中，因交流电源的实施而有正负极性的变化，且同时间包含有高频与低频的成分，使该电流感测器需选用霍尔元件实施，霍尔元件虽能检测该输入电感9的电流，但霍尔元件体积较大而将占用较多的布线空间，不利于现今电子设备诉求微小化的实施。除此之外，选用霍尔元件实施将导致整体电路的成本上扬。

发明内容

本实用新型的主要目的，在于解决现有需体积庞大的霍尔元件或其他电流感测元件所带来的实施问题。

为达上述目的，本实用新型提供一种图腾柱功率因数校正电路，接续于一自一交流电源接受电力的输入电感之后，该交流电源具有一与该输入电感连接的第一连接端以及一第二连接端。该图腾柱功率因数校正电路包含一第一桥臂，一第二桥臂以及一电容，该第一桥臂包含一第一开关及一与该第一开关串接的第二开关，该第一桥臂以该第一开关与该第二开关的串接处与该输入电感连接，该第二桥臂与该第一桥臂并联，包含一第三开关及一与该第三开关串接的第四开关，该第二桥臂以该第三开关与该第四开关的串接处与该交流电源的该第二连接端连接，该电容与该第一桥臂及该第二桥臂并联。其中，该第一桥臂为高频工作区域，具有一与该第一开关串接并感测产生有一第一检知信号的第一比流元件，以及一与该第二开关串接并感测产生有一第二检知信号的第二比流元件，整合该第一检知信号与该第二检知信号即取得该输入电感的电流波形。

于一实施例中，该第一比流元件连接有一对该第一检知信号进行整流的第一整流单元，该第二比流元件连接有一对该第二检知信号进行整流的第二整流单元。进一步地，该第一整流单元与该第二整流单元分别为一全波整流架构。

于一实施例中，该电容所属支路为高频工作区域，该支路包含有一产生有一第三检知信号的第三比流元件，整合该第一检知信号，该第二检知信号与该第三检知信号即取得该输入电感的电流波形。进一步地，该第一比流元件连接有一对该第一检知信号进行整流的第一整流单元，该第二比流元件连接有一对该第二检知信号进行整流的第二整流单元，该第三比流元件连接有一对该第三检知信号进行整流的第三整流单元。进一步地，该第一整流单元，该第二整流单元与该第三整流单元分别为一半波整流架构。

除上述技术方案之外，本实用新型亦提出另一图腾柱功率因数校正电路，该图腾柱功率因数校正电路接续于自该交流电源接受电力的该输入电感之后，该交流电源具有与该输入电感连接的该第一连接端以及该第二连接端。该图腾柱功率因数校正电路包含一第一桥臂，一第二桥臂以及一电容，该第一桥臂包含一第一开关及一与该第一开关串接的第二开关，该第二桥臂与该第一桥臂并联，包含一第三开关及一与该第三开关串接的第四开关，该第二桥臂以该第三开关与该第四开关的串接处与该交流电源的该第二连接端连接，该电容与该第一桥臂及该第二桥臂并联。其中，该第一桥臂为高频工作区域，具有一设于该第一开关与该第二开关之间并与该输入电感连接的中心抽头比流元件以及一与该中心抽头比流元件连接的第四整流单元，该中心抽头比流元件产生有一第四检知信号，该第四整流单元对该第四检知信号进行整流取得一相应该输入电感电流波形的整流信号。

于一实施例中，该中心抽头比流元件包含一初级绕组以及一与该一初级绕组形成磁感应的次级绕组，该初级绕组更包含有一第一子绕组，一第二子绕组以及一与该第一子绕组，该第二子绕组及该输入电感连接的抽头端。

于一实施例中，该第四整流单元得为一半波整流架构或一全波整流架构。

透过本实用新型前述所揭实施方式，相较于现有具有以下特点：本实用新型该图腾柱功率因数校正电路于整体电路中的高频工作区域建置至少二比流元件或中心抽头比流元件，透过该些比流元件或该中心抽头比流元件完整检测该输入电感于正负半周的电流变化。本实用新型以该二比流元件或该中心抽头比流元件实施，更能具体解决现有以霍尔元件实施所带来的元件体积过大及成本上扬的问题。

附图说明

图1为现有电路组成示意图。

图2为本实用新型第一实施例的电路组成示意图。

图3为本实用新型第一实施例于正半周的电流波形示意图。

图4为本实用新型第一实施例于负半周的电流波形示意图。

图5为本实用新型第二实施例的电路组成示意图。

图6为本实用新型第二实施例于正半周的电流波形示意图。

图7为本实用新型第二实施例于负半周的电流波形示意图。

图8为本实用新型第三实施例的电路组成示意图。

图9为本实用新型第四实施例的电路组成示意图。

图10为本实用新型第三实施例于正半周的电流波形示意图。

图11为本实用新型第三实施例于负半周的电流波形示意图。

具体实施方式

本实用新型详细说明及技术内容，现就配合附图说明如下：

请参阅图2，图为本实用新型第一实施例的电路组成示意图。如图，本实用新型该图腾柱功率因数校正电路1(Totem-Pole PFC)接续于一自一交流电源2接受电力的输入电感3之后，该交流电源2具有一与该输入电感3连接的第一连接端21及一第二连接端22。进一步说明，该第一连接端21为该交流电源2的正输出端，该第二连接端22则为该交流电源2的负输出端。又，该图腾柱功率因数校正电路1包含一第一桥臂11，一与该第一桥臂11并联的第二桥臂12以及一与该第一桥臂11及该第二桥臂12并联的电容13。其中，该第一桥臂11包含一第一开关111以及一与该第一开关111串接的第二开关112，该第一开关111与该第二开关112为有源元件，如氮化镓场效应晶体管(GaN FET)，超快速绝缘栅双极晶体管(Ultra-fast IGBT)等，该第一开关111与该第二开关112分别受一控制单元(本图未示)所提供的启闭信号控制，该第一开关111与该第二开关112所接受的启闭信号相异。再者，该第一桥臂11以该第一开关111及该第二开关112的串接处与该输入电感3连接。

另一方面，该第二桥臂12包含一第三开关121以及一与该第三开关121串接的第四开关122，该第三开关121与该第四开关122可分别为有源元件或无源元件，所称该有源元件就如场效应晶体管等，该无源元件则如二极管。进一步地，该第三开关121与该第四开关122若为有源元件，该第三开关121与该第四开关122即受该控制单元所提供的启闭信号控制，且该第三开关121与该第四开关122之间所接受的启闭信号相异。再者，该第二桥臂12以该第三开关121及该第四开关122的串接处与该交流电源2的该第二连接端22连接。

并请参阅图2至图4，图3为本实用新型第一实施例于正半周的电流波形示意图，图4为本实用新型第一实施例于负半周的电流波形示意图。该图腾柱功率因数校正电路1进一步透过控制而令该第一桥臂11的工作频率高于该第二桥臂12的工作频率。因此，该第一桥臂11于该图腾柱功率因数校正电路1的整体电路中为一高频工作区域。承上，该图腾柱功率因数校正电路1更具有一与该第一开关111串接并感测产生有一第一检知信号40的第一比流元件113，以及一与该第二开关112串接并感测产生有一第二检知信号41的第二比流元件114。进一步地，本实用新型于取得该第一检知信号40及该第二检知信号41后，整合该第一检知信号40与该第二检知信号41后即取得相应该输入电感3电流的第一整合信号42，而取得该输入电感3的电流波形。进一步说明，该第一比流元件113与该第二比流元件114分别为一比流器(Current Transformer)。于一实施例中，该第一比流元件113连接有一对该第一检知信号40进行整流的第一整流单元115，该第二比流元件114连接有一对该第二检知信号41进行整流的第二整流单元116。进一步地，该第一整流单元115与该第二整流单元116分别为一全波整流架构。另一方面，本实用新型前揭信号的整合可以是透过软件或硬件的方式进行整合。

承上，为了具体说明本实用新型实施经过，于此遂以本实施例所揭电路进行模拟，预设该第一开关111，该第二开关112，该第三开关121及该第四开关122分别为有源元件，且针对该输入电感3设有一电流感测单元(本图未示)以取得该输入电感3的一电流信号31进行结果比对。此后，模拟该交流电源2于正半周，该电流信号31，该第一检知信号40，该第二检知信号41，以及该第一整合信号42如图3所示。由图3所绘，即可无歧异了解该第一整合信号42波形与该电流信号31波形相等，而得透过该第一整合信号42波形直接体现该输入电感3于正半周时的波形变化。另一方面，模拟该交流电源2于负半周，该电流信号31，该第一检知信号40，该第二检知信号41，以及该第一整合信号42就如图4所示。如此，可无歧异了解该第一整合信号42波形与该电流信号31波形相等，而可透过该第一整合信号42波形直接体现该输入电感3于负半周时的波形变化。藉此，透过本实用新型所揭实施方式即可具体解决现有需建置体积庞大的霍尔元件或其他电流感测元件所带来的实施问题。

请参阅图5至图7，图5为本实用新型第二实施例的电路组成示意图，图6为本实用新型第二实施例于正半周的电流波形示意图，图7为本实用新型第二实施例于负半周的电流波形示意图。本实施例该图腾柱功率因数校正电路1承如前述，其除该第一桥臂11为高频工作区域之外，该电容13所属的一支路14亦为高频工作区域。于此实施例中，该支路14包含有一产生有一第三检知信号43的第三比流元件141。进一步地，该第三比流元件141连接有一对该第三检知信号43进行整流的第三整流单元142。于此实施例中，该第一整流单元115，该第二整流单元116与该第三整流单元142分别为一半波整流架构。另一方面，整合该第一检知信号40，该第二检知信号41与该第三检知信号43即可产生一第二整合信号44，而取得该输入电感3的电流波形。承前模拟方案，进一步施于本实施例，模拟该交流电源2于正半周，该电流信号31，该第一检知信号40，该第二检知信号41，该第三检知信号43及该第二整合信号44分别如图6所揭。由图6所揭，即可无歧异了解整合该第一检知信号40，该第二检知信号41以及该第三检知信号43的该第二整合信号44波形与该电流信号31波形相等，而得透过该第一整合信号42波形直接体现该输入电感3于正半周时的波形变化。另一方面，模拟该交流电源2于负半周，该电流信号31，该第一检知信号40，该第二检知信号41，该第三检知信号43以及该第二整合信号44就如图7所示。如此，可无歧异了解该第二整合信号44波形与该电流信号31波形相等，而可透过该第二整合信号44波形直接体现该输入电感3于负半周时的波形变化。

请参阅图8，图8为本实用新型第三实施例的电路组成示意图。如图所示，于本实施例中，该图腾柱功率因数校正电路5接续于该输入电感3之后，该图腾柱功率因数校正电路5包含一第一桥臂51，一与该第一桥臂51并联的第二桥臂52以及一与该第一桥臂51及该第二桥臂52并联的电容53，其中，该第一桥臂51包含一第一开关511以及一与该第一开关511串接的第二开关512。该第二桥臂52包含一第三开关521及一与该第三开关521串接的第四开关522，该第二桥臂52以该第三开关521与该第四开关522的串接处与该交流电源2的该第二连接端22连接。进一步地，该图腾柱功率因数校正电路5透过控制而令该第一桥臂51的工作频率高于该第二桥臂52的工作频率。因此，该第一桥臂51于该图腾柱功率因数校正电路5的整体电路中为该高频工作区域。又，该第一桥臂51更具有一设于该第一开关511与该第二开关512之间并与该输入电感3连接的中心抽头比流元件513，以及一与该中心抽头比流元件513连接的第四整流单元514。进一步地，该中心抽头比流元件513包含一初级绕组515以及一与该一初级绕组515形成磁感应的次级绕组516，该初级绕组515更包含有一第一子绕组517，一第二子绕组518，一与该第一子绕组517、该第二子绕组518及该输入电感3连接的抽头端519，该第一子绕组517于该第一开关511导通时，因电流经过该第一子绕组517而与该次级绕组516形成磁感应。又，该第二子绕组518于该第二开关512导通时，因电流经过该第二子绕组518而与该次级绕组516形成磁感应。藉此，该中心抽头比流元件513将于其所属的该次级绕组516产生一第四检知信号45，而该第四整流单元514则自该中心抽头比流元件513接受该第四检知信号45，对该第四检知信号45进行整流取得一相应该输入电感3电流波形的整流信号46。并参阅图8及图9，图9为本实用新型第四实施例的电路组成示意图，于一实施例中，该第四整流单元514可为一半波整流架构或一全波整流架构。

承上，并请参阅图10至图11，图10为本实用新型第三实施例于正半周的电流波形示意图，图11为本实用新型第三实施例于负半周的电流波形示意图。于此遂以本实施例所揭电路进行模拟，预设该第一开关511，该第二开关512，该第三开关521及该第四开关522分别为有源元件，且针对该输入电感3设有该电流感测单元(本图未示)以取得该输入电感3的该电流信号31进行结果比对。此后，模拟该交流电源2于正半周，该电流信号31，该第四检知信号45以及该整流信号46如图10所示。由图10所绘，即可无歧异了解该整流信号46波形与该电流信号31波形相等，而得透过该整流信号46波形直接体现该输入电感3于正半周时的波形变化。另一方面，模拟该交流电源2于负半周，该电流信号31，该第四检知信号45以及该整流信号46就如图11所示。如此，可无歧异了解该整流信号46波形与该电流信号31波形相等，而可透过该第一整合信号42波形直接体现该输入电感3于负半周时的波形变化。如此，即可解决现有所衍生的实施问题，带来电路简化的功效。

以上已将本实用新型做一详细说明，以上所述，仅为本实用新型之一较佳实施例而已，当不能以此限定本实用新型实施的范围，即凡依本实用新型专利保护范围所作的均等变化与修改，皆应仍属本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种图腾柱功率因数校正电路，接续于一自一交流电源接受电力的输入电感之后，该交流电源具有一与该输入电感连接的第一连接端以及一第二连接端，其特征在于：

一第一桥臂，包含一第一开关及一与该第一开关串接的第二开关，该第一桥臂以该第一开关与该第二开关的串接处与该输入电感连接；

一第二桥臂，与该第一桥臂并联，包含一第三开关及一与该第三开关串接的第四开关，该第二桥臂以该第三开关与该第四开关的串接处与该交流电源的该第二连接端连接；

一电容，与该第一桥臂及该第二桥臂并联；

其中，该第一桥臂为高频工作区域，具有一与该第一开关串接并感测产生有一第一检知信号的第一比流元件，以及一与该第二开关串接并感测产生有一第二检知信号的第二比流元件，整合该第一检知信号与该第二检知信号即取得该输入电感的电流波形。

2.如权利要求1所述的图腾柱功率因数校正电路，其特征在于，该第一比流元件连接有一对该第一检知信号进行整流的第一整流单元，该第二比流元件连接有一对该第二检知信号进行整流的第二整流单元。

3.如权利要求2所述的图腾柱功率因数校正电路，其特征在于，该第一整流单元与该第二整流单元分别为一全波整流架构。

4.如权利要求1所述的图腾柱功率因数校正电路，其特征在于，该电容所属支路为高频工作区域，该支路包含有一产生有一第三检知信号的第三比流元件，整合该第一检知信号，该第二检知信号与该第三检知信号即取得该输入电感的电流波形。

5.如权利要求4所述的图腾柱功率因数校正电路，其特征在于，该第一比流元件连接有一对该第一检知信号进行整流的第一整流单元，该第二比流元件连接有一对该第二检知信号进行整流的第二整流单元，该第三比流元件连接有一对该第三检知信号进行整流的第三整流单元。

6.如权利要求5所述的图腾柱功率因数校正电路，其特征在于，该第一整流单元，该第二整流单元与该第三整流单元分别为一半波整流架构。

7.一种图腾柱功率因数校正电路，接续于一自一交流电源接受电力的输入电感之后，该交流电源具有一与该输入电感连接的第一连接端以及一第二连接端，其特征在于：

一第一桥臂，包含一第一开关及一与该第一开关串接的第二开关；

一第二桥臂，与该第一桥臂并联，包含一第三开关及一与该第三开关串接的第四开关，该第二桥臂以该第三开关与该第四开关的串接处与该交流电源的该第二连接端连接；

一电容，与该第一桥臂及该第二桥臂并联；

其中，该第一桥臂为高频工作区域，具有一设于该第一开关与该第二开关之间并与该输入电感连接的中心抽头比流元件以及一与该中心抽头比流元件连接的第四整流单元，该中心抽头比流元件产生有一第四检知信号，该第四整流单元对该第四检知信号进行整流取得一相应该输入电感电流波形的整流信号。

8.如权利要求7所述的图腾柱功率因数校正电路，其特征在于，该中心抽头比流元件包含一初级绕组以及一与该一初级绕组形成磁感应的次级绕组，该初级绕组还包含有一第一子绕组，一第二子绕组以及一与该第一子绕组、该第二子绕组及该输入电感连接的抽头端。

9.如权利要求7或8所述的图腾柱功率因数校正电路，其特征在于，该第四整流单元为一半波整流架构。

10.如权利要求7或8所述的图腾柱功率因数校正电路，其特征在于，该第四整流单元为一全波整流架构。