CN206759305U - 图腾柱功率因数校正器及其电流检测单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种图腾柱功率因数校正器及其电流检测单元，该图腾柱功率因数校正器设置于一交流电源及一直流/直流转换器之间，并通过该直流/直流转换器电连接至一负载。该图腾柱功率因数校正器的电流检测单元通过设置有一第一取样开关及一第二取样开关，控制该第一取样开关及该第二取样开关的导通与否，能在电流检测单元的激磁电感激磁时，使激磁电流通过激磁电感，而在激磁电感去磁时，使去磁电流不分流该取样电阻，直接通过去磁元件去磁，加速去磁效率，避免叠加效应影响测量结果。

Description

图腾柱功率因数校正器及其电流检测单元

技术领域

本实用新型涉及一种功率因数校正器，尤其涉及一种图腾柱功率因数校正器及其电流检测单元。

背景技术

一般市电提供的交流电源在供电至一负载时，由于有些负载仅能接收直流电做为电力来源，因此需要通过电源转换电路来将市电提供的交流电源转换成直流电后，供电给负载使用。

请参阅图14所示，一种电源转换电路包含有一图腾柱(Totem Pole)功率因数校正器(Power Factor Convertor)30及一直流/直流转换器(DC/DC Convertor)40，藉此提高电源转换的效率，并提供稳定的直流电给负载RL使用。

该图腾柱功率因数校正器30电连接至一电源V_AC，以接收该电源V_AC提供的交流电源，并进行功率校正后输出至该直流/直流转换器40，由该直流/ 直流转换器40转换成该负载R_L能接收的直流电源，供电给该负载R_L。

该图腾柱功率因数校正器30具有一第一桥臂单元31、一第二桥臂单元32、一功率因数校正电感L及一电容C。该第一桥臂单元31、该第二桥臂单元32 及该电容C相互并联电连接。该第一桥臂单元31具有一第一开关Q1及一第二开关Q2，且该第一开关Q1与该第二开关Q2串联电连接，而该第二桥臂单元32具有一第三开关Q3及一第四开关Q4，且该第三开关Q3与该第四开关 Q4串联电连接。该第一桥臂单元31的第一开关Q1及第二开关Q2之间串联的第一节点n1与该第二桥臂单元32的第三开关Q3及第四开关Q4之间串联的第二节点n2之间进一步串联有该电源V_AC及该功率因数校正电感L。该电容C的两端为一正输出端V_CC及一接地端GND，且该正输出端V_CC及该接地端GND电连接至该直流/直流转换器40。此外，该第二桥臂单元32的第三开关Q3及该第四开关Q4分别电连接一第一电流检测单元CT1及一第二电流检测单元CT2，以分别检测通过该第三开关Q3的电流值及通过该第四开关Q4 的电流值。

举例来说，请一并参阅图15及图16所示，当该交流电源V_AC提供的交流电于正半周时，该交流电源V_AC提供的电力通过该功率因数校正电感L，由该第二节点n2流入该第二桥臂单元32。一开始，如图15所示，该交流电源V_AC提供的电力先对该功率因数校正电感L开始激磁，此时，该第四开关Q4及该第二开关Q2导通，因此该交流电源V_AC即与该功率因数校正电感L、该第四开关Q4及该第二开关Q2形成电流回路，激磁该功率因数校正电感L。接着，如图16所示，当该功率因数校正电感L激磁完毕后，该功率因数校正电感L 开始去磁，此时断开该第四开关Q4并导通该第三开关Q3，因此，请一并参阅图14所示，该功率因数校正电感L的去磁电流则通过该第三开关Q3供电至后端的直流/直流转换器40及负载R_L，且通过该第二开关Q2与该交流电源 V_AC形成回路。如此一来，便可在该交流电源V_AC提供的交流电于正半周时，提高电源转换电路的功率因数，改善电源转换效率。

请进一步参阅图17及图18所示，当该交流电源V_AC提供的交流电于负半周时，该交流电源V_AC提供之电力由该第一节点n1流入该第一桥臂单元31。一开始，如图17所示，该第一开关Q1及该第三开关Q3导通，该交流电源 V_AC与该第一开关Q1、该第三开关Q3及该功率因数校正电感L形成电流回路，此时，该交流电源V_AC提供的电力用以激磁该功率因数校正电感L。接着，如图18所示，当该功率因数校正电感L激磁完毕后，该功率因数校正电感L开始去磁，此时断开该第三开关Q3并导通该第四开关Q4，因此，请一并参阅图14所示，该功率因数校正电感L的去磁电流则通过该第一开关Q1供电至后端的直流/直流转换器40及负载R_L，且通过该第四开关Q4与该交流电源 V_AC形成回路。如此一来，便可在该交流电源V_AC提供的交流电于负半周时，提高电源转换电路的功率因数，改善电源转换效率。

请一并参阅图14及图19所示，图19中的粗实线用于表示该交流电源V_AC提供的电流曲线，为一Sine波型。由于该第一电流检测单元CT1系用于检测通过该第三开关Q3的电流，且该第二电流检测单元CT2用于检测通过该第四开关Q4的电流值，如此一来，如图19中的虚线所示，该第二电流检测单元 CT2便可在该交流电源V_AC提供的交流电于正半周时检测到该功率因数校正电感L的激磁电流，并在该交流电源V_AC提供的交流电于负半周时检测到该功率因数校正电感L的去磁电流。且如图19中的细实线所示，该第一电流检测单元CT1便可在该交流电源V_AC提供的交流电于正半周时检测到该功率因数校正电感L的去磁电流，并在该交流电源V_AC提供的交流电于负半周时检测到该功率因数校正电感L的激磁电流。

请进一步参阅图20所示，该第一电流检测单元CT1及该第二电流检测单元CT2分别为一比流器(Current Transformer)，该比流器包含有一电流互感单元33、一激磁电感L_m、一去磁电阻R_c、一桥式整流单元34及一取样电阻Rs。该电流互感单元33具有一原边绕组W₁及一副边绕组W₂，该原边绕组W₁系与待测物串联。举例来说，该第一电流检测单元CT1系用于检测该第三开关 Q3的电流，因此该第一电流检测单元CT1的原边绕组W₁是与该第三开关Q3串联，同理，该第二电流检测单元CT2的原边绕组W₁则是与该第四开关Q4 串联，以检测该第四电阻Q4的电流。

而该电流互感单元33的副边绕组W₂则是与该激磁电感L_m及该去磁电阻 R_c并联，并通过该桥式整流单元34电连接该取样电阻R_S。

该比流器藉由该电流互感单元33的副边绕组W₂感应通过该原边绕组W₁的电流，也就是通过待测物的电流，并通过该桥式整流单元34将感应的电流整流后输出至该取样电阻R_S。如此一来，藉由检测该取样电阻R_S的两端电压便可反向推得该原边绕组W₁的电流，藉此获得待测物的电流，达到电流检测的目的。

请参阅图21及图22所示，现以该第二电流检测单元CT2为例说明，请一并参阅图15及图16所示，当该交流电源V_AC提供的电源于正半周时，该功率因数校正电感L会反复的进行激磁及去磁，如图15所示，当该功率因数校正电感L激磁时，该功率因数校正电感L的激磁电流会流经该第二电流检测单元CT2，并通过导通的第四开关Q4与该交流电源V_AC形成电流回路。如图 21所示，此时，该第二电流检测单元CT2的副边绕组W₂便会感应生成感应电流，该感应电流对该激磁电感L_m激磁，产生电流i_LM，流经该激磁电感L_m，且该感应电流还流经该取样电阻R_S，并根据该取样电阻R_S的两端电压计算该第四开关Q4的电流。

接着如图16所示，当该功率因数校正电感L去磁时，该第四开关Q4断开，因此并不会有电流通过该第四开关Q4。如图22所示，此时，该第二电流检测单元CT2的副边绕组W₂便无感应电流生成，而该激磁电感L_m开始去磁，而流经该激磁电感Lm的电流i_LM，通过该桥式整流单元34及该取样电阻R_S形成回路，且通过该去磁电阻R_c形成另一回路，藉此让该激磁电感Lm去磁。但由于该取样电阻R_S的电阻值远远小于该去磁电阻R_c的电阻值，因此大部分的电流会通过该取样电阻R_s而非该去磁电阻R_c，且由于该取样电阻R_S的电阻值过小，导致该激磁电感L_m来不及完整去磁。如此一来，当该功率因数校正电感L重新开始激磁时，即该第四开关Q4重新开始导通时，该副边绕组W₂便会感应生成感应电流，但由于该激磁电感L_m来不及完整去磁，就重新开始激磁，便会造成叠加效应，让该副边绕组W₂感应的电流会叠加上该激磁电感 L_m尚未完整去磁的电流i_LM，如此反复操作便会使得通过该取样电阻Rs的电流与该副边绕组W₂感应的电流不同，造成测量误差，进而计算出错误的该第四开关Q4的电流。

同理，请参阅图24及图24所示，同样以该第二电流检测单元CT2为例说明，请一并参阅图17及图18所示，当该交流电源V_AC提供的电源于负半周时，该功率因数校正电感L亦会反复的进行激磁及去磁，如图18所示，当该功率因数校正电感L去磁时，该功率因数校正电感L的去磁电流会通过导通的第四开关Q4，并反向流经该第二电流检测单元CT2与该交流电源V_AC形成电流回路。如图23所示，此时，该第二电流检测单元CT2的副边绕组W₂便会感应生成感应电流，该感应电流对该激磁电感L_m激磁，产生电流i_LM，流经该激磁电感L_m，且该感应电流还流经该取样电阻Rs，并根据该取样电阻Rs 的两端电压计算该第四开关Q4的电流。

接着如图17所示，当该功率因数校正电感L激磁时，该第四开关Q4断开，因此并不会有电流通过该第四开关Q4。如图24所示，此时，与上述内容与图22中描述的状况相同，该副边绕组W₂感应的电流会叠加上该激磁电感 Lm尚未完整去磁的电流i_LM。而如此反复操作便会使得通过该取样电阻Rs的电流与该副边绕组W2感应的电流不同，造成测量误差，进而计算出错误的该第四开关Q4的电流。

而该图腾柱功率因数校正器中的各个开关的开关控制是根据各开关的电流值进行调整，如图19所示，以图19中虚线为例，为该第二电流感测器CT2 的取样电流，即通过该第四开关Q4的电流，当该交流电源V_AC于正半周，且该第四开关Q4导通时，该功率因数校正电感L开始激磁，使该第二电流检测单元CT2的副边绕组W₂生成感应电流，并可通过该取样电阻Rs进行取样。而当该第二电流感测器CT2的取样电流与该交流电源V_AC的电流相同时，代表该功率因数校正电感L的激磁完毕，此时便需断开该第四开关Q4并导通该第三开关Q3，令该功率因数校正电感L开始去磁，且由于该第四开关Q4断开，该第二电流检测单元CT2的副边绕组W₂便不会生成感应电流，使得该取样电阻Rs的取样结果为0。而当该交流电源V_AC于负半周，且该第四开关Q4 导通时，该功率因数校正电感L开始去磁，使该第二电流检测单元CT2的副边绕组W₂生成感应电流，并可通过该取样电阻Rs进行取样。而当该第二电流感测器CT2的取样电流为0时，代表该功率因数校正电感L的去磁完毕，此时便需断开该第四开关Q4并导通该第三开关Q3，令该功率因数校正电感L 开始激磁，且由于该第四开关Q4断开，该第二电流检测单元CT2的副边绕组 W₂便不会生成感应电流，使得该取样电阻Rs的取样结果为0。

同理，以图19中细实线为例，为该第一电流感测器CT1的取样电流，即通过该第三开关Q3的电流，当该交流电源V_AC于正半周，且该第三开关Q3 导通时，该功率因数校正电感L开始去磁，使该第一电流检测单元CT1的副边绕组W₂生成感应电流，并可通过该取样电阻Rs进行取样。而当该第一电流感测器CT1的取样电流为0时，代表该功率因数校正电感L的去磁完毕，此时便需断开该第三开关Q3并导通该第四开关Q4，令该功率因数校正电感L 开始激磁，且由于该第三开关Q3断开，该第一电流检测单元CT1的副边绕组 W₂便不会生成感应电流，使得该取样电阻Rs的取样结果为0。而当该交流电源V_AC于负半周，且该第三开关Q3导通时，该功率因数校正电感L开始激磁，使该第一电流检测单元CT1的副边绕组W₂生成感应电流，并可通过该取样电阻Rs进行取样。而当该第一电流感测器CT1的取样电流与该交流电源V_AC的电流相同时，代表该功率因数校正电感L的激磁完毕，此时便需断开该第三开关Q3并导通该第四开关A4，令该功率因数校正电感L开始去磁，且由于该第三开关Q3断开，该第一电流检测单元CT1的副边绕组W₂便不会生成感应电流，使得该取样电阻Rs的取样结果为0。

由于该图腾柱功率因数校正器中的各个开关是根据各电流检测单元的感测结果进行控制，因此若各电流检测单元未能准确的量测，则该图腾柱功率因数校正器便无法达到校正功率因数的功效，导致电源转换效率低下，故现有技术的电流检测单元势必要做进一步之改良。

实用新型内容

有鉴于前揭图腾柱功率因数校正器的电流检测单元在去磁时因检测电阻的电阻值过小，而无法完整去磁，导致叠加效应产生，使得测量结果不准确，进而导致电源转换效率低下的缺点。本实用新型的目的在于提供一种图腾柱功率因数校正器及其电流取样单元，以避免叠加效应产生，准确测量电流，提高电源转换效率。

为达上述目的，本实用新型提供一种图腾柱功率因数校正器的电流检测单元，该图腾柱功率因数校正器电连接至一交流电源，且通过一直流/直流转换器电连接至一负载，而该电流取样单元检测通过该图腾柱功率因数校正器的一开关单元的电流，该电流取样单元包含有：

一原边绕组，与该开关单元串联；

一全桥整流单元，具有一第一输入端、一第二输入端、一第一输出端、一第二输出端、一第一取样开关及一第二取样开关，且具有一第一电流取样路径及一第二电流取样路径，而该第一取样开关设置于该第一电流取样路径上，该第二取样开关设置于该第二电流取样路径上；

一副边绕组，与该原边绕组耦合；

一激磁电感；

一去磁元件，该去磁元件、该副边绕组及该激磁电感并联在该全桥整流单元的第一输入端与第二输入端之间；

一取样电阻，电连接在该全桥整流单元的第一输出端与第二输出端之间；

其中当该交流电源于正半周时，该全桥整流单元的第一取样开关导通，而该全桥整流单元的第二取样开关断开，且在该激磁电感激磁时，该副边绕组通过该全桥整流单元的第一电流取样路径与该取样电阻构成一第一回路，并在该激磁电感去磁时，该激磁电感与该取样电阻断开；

其中当该交流电源于负半周时，该全桥整流单元的第二取样开关导通，而该全桥整流单元的第一取样开关断开，且在该激磁电感激磁时，该副边绕组通过该全桥整流单元的第二电流取样路径与该取样电阻构成一第二回路，并在该激磁电感去磁时，该激磁电感与该取样电阻断开。

上述的图腾柱功率因数校正器的电流检测单元，其中该全桥整流单元进一步包含有：

一第一二极管；

一第二二极管，该第二二极管的阴极电连接至该第一二极管的阳极；

一第三二极管；

一第四二极管，该第四二极管的阴极电连接至该第三二极管的阳极；

其中该第一二极管及该第二二极管的连接节点电连接至该全桥整流单元的第一输入端，该第三二极管及该第四二极管的连接节点电连接至该全桥整流单元的第二输入端；

其中该第一二极管的阴极与该第三二极管的阴极电连接至该全桥整流单元的第一输出端，该第二二极管的阳极与该第四二极管的阳极电连接至该全桥整流单元的第二输出端；

其中该全桥整流单元的第一输入端通过该第一二极管、该第一输出端、该第二输出端及该第四二极管与该第二输入端，构成该第一电流取样路径；

其中该全桥整流单元的第二输入端通过该第三二极管、该第一输出端、该第二输出端及该第二二极管与该第一输入端构成该第二电流取样路径。

上述的图腾柱功率因数校正器的电流检测单元，其中该全桥整流单元的第一取样开关是设置在该第一二极管的阴极与该全桥整流单元的第一输出端之间，而该全桥整流单元的第二取样开关是设置在该第三二极管的阴极与该全桥整流单元的第二输出端之间。

上述的图腾柱功率因数校正器的电流检测单元，其中该全桥整流单元的第一取样开关设置于该第四二极管的阴极与该全桥整流单元的第二输入端之间，而该全桥整流单元的第二取样开关设置于该第二二极管的阴极与该全桥整流单元的第一输入端之间。

上述的图腾柱功率因数校正器的电流检测单元，其中该全桥整流单元包含有：

一第一整流开关；

一第二整流开关；

一第二二极管，该第二二极管的阴极依序通过该第一整流开关及该第一取样开关电连接至该第一输出端；及

一第四二极管，该第四二极管的阴极依序通过该第二整流开关及该第二取样开关电连接至该第一输出端；

其中该第一整流开关与该第二二极管阴极的连接节点电连接至该全桥整流单元的第一输入端，而该第二整流开关与该第四二极管阴极的连接节点电连接至该全桥整流单元的第二输入端。

上述的图腾柱功率因数校正器的电流检测单元，其中该全桥整流单元包含有：

一第一整流开关；

一第二整流开关；

一第二二极管，该第二二极管的阴极依序通过该第二取样开关及该第一整流开关电连接至该第一输出端；及

一第四二极管，该第四二极管的阴极依序通过该第一取样开关及该第二整流开关电连接至该第一输出端；

其中该第二取样开关与该第一整流开关的连接节点电连接至该全桥整流单元的第一输入端，而该第一取样开关与该第二整流开关的连接节点电连接至该全桥整流单元的第二输入端。

上述的图腾柱功率因数校正器的电流检测单元，其中该去磁元件为一去磁电阻或二反向对接的齐纳二极管。

上述的图腾柱功率因数校正器的电流检测单元，其中该全桥整流单元的第一取样开关及该第二取样开关分别是一硅控整流器或一金属氧化物半导体场效晶体管。

为达上述目的，本实用新型还提供一种图腾柱功率因数校正器，该图腾柱功率因数校正器电连接至一交流电源，且通过一直流/直流转换器电连接至一负载，该图腾柱功率因数校正器包含有：

一功率因数校正电感；

一第一桥臂，包含有：

一第一开关单元；

一第二开关单元，与该第一开关单元串联，且该第一开关单元与该第二开关单元的连接节点为一第一节点；

一第二桥臂，包含有：

一第三开关单元；

一第四开关单元；

两个如上所述的电流取样单元，其中之一为第一电流取样单元，另一为第二电流取样单元，该第一电流取样单元检测通过该第三开关单元的电流，而该第二电流取样单元检测通过该第四开关单元的电流；

其中该第四开关单元通过该第二电流取样单元与该第三开关单元串联，而该第三开关单元与该第二电流取样单元的连接节点为一第二节点；其中该第一桥臂的第一节点与该第二桥臂的第二节点之间串联有该功率因数校正电感及该交流电源；

一正输出端；

一接地端；其中该正输出端及该接地端电连接至该直流/直流转换器；

一电容；其中该第一桥臂、该第二桥臂及该电容并联在该正输出端及该接地端之间，且该第一桥臂的第一开关单元与该正输出端电连接，该第二桥臂的第三开关单元通过该第一电流取样单元与该正输出端电连接，而该第一桥臂的第二开关单元及该第二桥臂的第四开关单元与该接地端电连接。

上述的图腾柱功率因数校正器，其中，

当该交流电源于正半周时，该第一电流取样单元的第一取样开关导通，该第一电流取样单元的第二取样开关断开，该第二电流取样单元的第一取样开关导通，该第二电流取样单元的第二取样开关断开；

当该交流电源于负半周时，该第一电流取样单元的第二取样开关导通，该第一电流取样单元的第一取样开关断开，该第二电流取样单元的第二取样开关导通，该第二电流取样单元的第一取样开关断开。

如此一来，即可加速去磁效率，以避免未能完整去磁造成的叠加效应，以准确进行电流取样，计算准确的电流值，进而提高该图腾柱功率因数校正器校正功率因数的功效。

以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。

附图说明

图1本实用新型图腾柱功率因数校正器较佳实施例的电路示意图；

图2本实用新型电流检测单元较佳实施例的电路示意图；

图3至图6本实用新型电流检测单元运作时的电路示意图；

图7本实用新型较佳实施例的取样电流曲线示意图；

图8本实用新型电流检测单元第二较佳实施例的电路示意图；

图9本实用新型电流检测单元第三较佳实施例的电路示意图；

图10本实用新型电流检测单元第四较佳实施例的电路示意图；

图11本实用新型电流检测单元第五较佳实施例的电路示意图；

图12本实用新型电流检测单元第六较佳实施例的电路示意图；

图13本实用新型电流检测单元第七较佳实施例的电路示意图；

图14现有图腾柱功率因数校正器的电路示意图；

图15至图18现有图腾柱功率因数校正器运作时的电路示意图；

图19交流电源、第一电流检测单元及第二电流检测单元的电流曲线示意图；

图20现有电流检测单元的电路示意图；

图21至图24现有电流检测单元运作时的电路示意图。

具体实施方式

以下配合附图及本实用新型较佳实施例，进一步阐述本实用新型为达成预定目的所采取的技术手段。

请参阅图1所示，本实用新型是一种图腾柱功率因数校正器10的电流取样单元100，该图腾柱功率因数校正器10电连接在一交流电源V_AC及一直流/ 直流转换器20之间，并通过该直流/直流转换器20电连接至一负载R_L，而该电流取样单元100检测通过该图腾柱功率因数校正器10的一开关单元Q的电流。

在本较佳实施例中，该图腾柱功率因数校正器10包含有一功率因数校正电感L、一第一桥臂11、一第二桥臂12、一电容C、一正输出端V_CC及一接地端GND。

该第一桥臂11包含有一第一开关单元Q1及一第二开关单元Q2，该第二开关单元Q2与该第一开关单元Q1串联，且该第一开关单元Q1与该第二开关单元Q2的连接节点为一第一节点n1。

该第二桥臂12包含有一第三开关单元Q3、一第四开关单元Q4及二电流取样单元100。其中一电流取样单元100为一第一电流取样单元101，检测通过该第三开关单元Q3的电流，而另一电流取样单元100为一第二电流取样单元102，检测通过该第四开关单元Q4的电流。

该第四开关单元Q4通过该第二取样单元102与该第三开关单元Q3串联，而该第三开关单元Q3与该第二电流取样单元102的连接节点为一第二节点n2。

该第一桥臂11的第一节点n1与该第二桥臂12的第二节点n2之间串联有该功率因数校正电感L及该交流电源V_AC。该正输出端V_CC及该接地端GND 电连接至该直流/直流转换器20。

该第一桥臂11、该第二桥臂12及该电容C并联在该正输出端V_CC及该接地端GND之间，且该第一桥臂11的第一开关单元Q1与该正输出端V_CC电连接，该第二桥臂12的第三开关单元Q3通过该第一电流取样单元101与该正输出端V_CC电连接，而该第一桥臂11的第二开关单元Q2及该第二桥臂12的第四开关单元Q4与该接地端GND电连接。

有关于图腾柱功率因数校正器10的架构及工作原理已详细描述在上述的现有技术中，故在此不再赘述。

请参阅图2所示，本实用新型的图腾柱功率因数校正器10的电流取样单元100包含有一原边绕组W₁、一全桥整流单元111、一副边绕组W₂、一激磁电感L_m、一去磁元件112及以取样电阻R_S。

该原边绕组W₁与该开关Q串联。该全桥整流单元111具有一第一输入端 I/P1、一第二输入端I/P2、一第一输出端O/P1、一第二输出端O/P2、一第一取样开关S₁及一第二取样开关S₂，且具有一第一电流取样路径及一第二电流取样路径，而该第一取样开关S₁设置于该第一电流取样路径上，该第二取样开关S₂设置于该第二电流取样路径上。而该副边绕组W₂与该原边绕组W₁耦合。

该去磁元件112、该副边绕组W₂及该激磁电感L_m并联在全桥整流单元 111的第一输入端I/P1与第二输入端I/P2之间。在本较佳实施例中，该去磁元件112为一去磁电阻R_C。

该取样电阻R_S电连接在该全桥整流单元111的第一输出端O/P1与第二输出端O/P2之间。

当该交流电源V_AC于正半周时，该全桥整流单元111的第一取样开关S₁导通，而该全桥整流单元111的第二取样开关S₂断开，且在该激磁电感L_m激磁时，该副边绕组W₂通过该全桥整流单元111的第一电流取样路径与该取样电阻R_S构成一第一回路，并在该激磁电感L_m去磁时，该激磁电感L_m与该取样电阻R_S断开。

当该交流电源V_AC于负半周时，该全桥整流单元111的第二取样开关S₂导通，而该全桥整流单元111的第一取样开关S₁断开，且在该激磁电感L_m激磁时，该副边绕组W₂通过该全桥整流单元111的第二电流取样路径与该取样电阻R_S构成一第二回路，并在该激磁电感L_m去磁时，该激磁电感Lm与该取样电阻R_S断开。

如此一来，当该交流电源V_AC于正半周时，该电流取样单元100便导通位于该全桥整流单元111第一电流取样路径上的第一取样开关S₁，让该副边绕组W₂产生的感应电流得以通过该第一电流取样路径通过该取样电阻R_S，进行电流取样，量测该开关单元Q的电流值，同时该电流取样单元100断开位于该全桥整流单元111第二电流取样路径上的第二取样开关S₂，让该激磁电感 L_m与该取样电阻R_S断开，以直接通过该去磁元件112进行去磁，加速去磁效率。

而当该交流电源V_AC于负半周时，该电流取样单元100便导通位于该全桥整流单元111第二电流取样路径上的第二取样S₂开关，让该副边绕组W₂产生的感应电流得以通过该第二电流取样路径通过该取样电阻R_S，进行电流取样，量测该开关单元Q的电流值，同时该电流取样单元100断开位于该全桥整流单元111第一电流取样路径上的第一取样开关S₁，让该激磁电感L_m与该取样电阻R_S断开，以直接通过该去磁元件112进行去磁，加速去磁效率。

综上所述，通过本实用新型的电流取样单元100即可加速去磁效率，以避免未能完整去磁造成的叠加效应，以准确进行电流取样，计算准确的电流值，进而提高该图腾柱功率因数校正器10校正功率因数的功效。

在本实用新型的第一较佳实施例中，该全桥整流单元111进一步包含有一第一二极管D1、一第二二极管D2、一第三二极管D3及一第四二极管D4。该第二二极管D2的阴极是电连接至该第一二极管D1的阳极。该第四二极管 D4的阴极是电连接至该第三二极管D3的阳极。而该第一二极管D1及该第二二极管D2的连接节点电连接至该全桥整流单元111的第一输入端I/P1，该第三二极管D3及该第四二极管D4的连接节点电连接至该全桥整流单元111的第二输入端I/P2。该第一二极管D1的阴极是与该第三二极管D3的阴极电连接至该全桥整流单元111的第一输出端O/P1，该第二二极管D2的阳极与该第四二极管D4的阳极电连接至该全桥整流单元111的第二输出端O/P2。

在本较佳实施例中，该全桥整流单元111的第一输入端I/P1通过该第一二极管D1、该第一输出端O/P1、该第二输出端O/P2及该第四二极管D4与该第二输入端I/P2，构成该第一电流取样路径。而该全桥整流单元111的第二输入端I/P2通过该第三二极管D3、该第一输出端O/P1、该第二输出端O/P2及该第二二极管D2与该第一输入端I/P1构成该第二电流取样路径。

在本较佳实施例中，该第一取样开关S₁是设置在该第一二极管D1的阴极与该全桥整流单元111第一输出端O/P1之间，而该第二取样开关S₂是设置在该第三二极管D3的阴极与该全桥整流单元111第一输出端O/P1之间。

为详细说明该电流取样单元100的工作原理，请进一步参阅图3至图6 所示。现以量测如图1所示的图腾柱功率因数校正器10的一第四开关Q4的电流取样单元100，即该第二电流取样单元102，为例说明。如现有技术所述，该图腾柱功率因数校正器10是通过开关的控制，令该图腾柱功率因数校正器 10的一功率因数校正电感L进行激磁与去磁，达到功率因数校正的目的。

如现有技术的图15所示，当该交流电源V_AC于正半周时，该全桥整流单元111的第一取样开关S₁导通，该全桥整流单元111的第二取样开关S₂断开，且当该功率因数校正电感L在激磁时，该第四开关Q4会导通，而有电流通过。如图3所示，此时该电流取样单元100的原边绕组W₁因与该第四开关Q4串联而有电流通过，且该副边绕组W₂与该原边绕组W₁耦合而产生感应电流，该感应电流分为二子电流，其一流经该激磁电感L_m，其二经由该全桥整流单元111的第一电流取样路径流经该取样电阻R_S，以进行电流取样。

如现有技术的图16所示，当该交流电源V_AC于正半周时，该全桥整流单元111的第一取样开关S₁导通，该全桥整流单元111的第二取样开关S₂断开，且当该功率因数校正电感L在去磁时，该第四开关Q4会断开，而不会有电流通过。如图4所示，此时该电流取样单元100的原边绕组W₁同样没有电流通过，而该副边绕组W₂虽与该原边绕组W₁耦合但没有耦合出感应电流。此时，该激磁电感L_m开始去磁，因为该激磁电感Lm与该取样电阻R_S断开，使得该激磁电感L_m的去磁电流会直接流过该去磁元件112，也就是该去磁电阻R_C，以藉由该去磁电阻R_C提高该激磁电感L_m去磁效率。

接着，如现有技术的图17所示，当该交流电源V_AC于负半周时，该全桥整流单元111的第二取样开关S₂导通，该全桥整流单元111的第一取样开关 S₁断开，且当该功率因数校正电感L在激磁时，该第四开关Q4会断开，而不会有电流通过。如图6所示，此时该电流取样单元100的原边绕组W₁同样没有电流通过，而该副边绕组W₂虽与该原边绕组W₁耦合但没有耦合出感应电流。此时，该激磁电感L_m开始去磁，因为该激磁电感L_m与该取样电阻R_S断开，使得该激磁电感L_m的去磁电流会直接流过该去磁元件112，也就是该去磁电阻R_C，以藉由该去磁电阻R_C提高该激磁电感L_m去磁效率。

如现有技术的图18所示，当该交流电源V_AC于负半周时，该全桥整流单元111的第二取样开关S₂导通，该全桥整流单元111的第一取样开关S₁断开，且当该功率因数校正电感L在去磁时，该第四开关Q4会导通，而有反向电流通过。如图5所示，此时该电流取样单元100的原边绕组W₁因与该第四开关 Q4串联而有电流通过，且该副边绕组W₂与该原边绕组W₁耦合而产生感应电流，该感应电流分为二子电流，其一流经该激磁电感L_m，其二经由该全桥整流单元111的第二电流取样路径流经该取样电阻R_S，以进行电流取样。

同理，该第一电流取样单元101则是当交流电源V_AC于正半周时，该全桥整流单元111的第二取样开关S₂导通，该全桥整流单元111的第一取样开关 S₁断开，且当该功率因数校正电感L在激磁时，该第三开关Q3会断开，不会有电流通过。而该激磁电感L_m开始去磁，且因为该激磁电感L_m与该取样电阻 R_S断开，使得该激磁电感L_m的去磁电流会直接流过该去磁元件112，也就是该去磁电阻R_C，以藉由该去磁电阻R_C提高该激磁电感Lm去磁效率。

该第一电流取样单元101则是当交流电源V_AC于正半周时，该全桥整流单元111的第二取样开关S₂导通，该全桥整流单元111的第一取样开关S₁断开，且当该功率因数校正电感L在去磁时，该第三开关Q3会导通，有电流通过，而该副边绕组W₂与该原边绕组W₁耦合而产生感应电流，该感应电流分为二子电流，其一流经该激磁电感L_m，其二经由该全桥整流单元111的第二电流取样路径流经该取样电阻R_S，以进行电流取样。

该第一电流取样单元101则是当交流电源V_AC于负半周时，该全桥整流单元111的第一取样开关S₁导通，该全桥整流单元111的第二取样开关S₂断开，且当该功率因数校正电感L在激磁时，该第三开关Q3会导通，有电流通过，而该副边绕组W₂与该原边绕组W₁耦合而产生感应电流，该感应电流分为二子电流，其一流经该激磁电感L_m，其二经由该全桥整流单元111的第一电流取样路径流经该取样电阻R_S，以进行电流取样。

该第一电流取样单元101则是当交流电源V_AC于负半周时，该全桥整流单元111的第一取样开关S₁导通，该全桥整流单元111的第二取样开关S₂断开，且当该功率因数校正电感L在去磁时，该第三开关Q3会断开，不会有电流通过。而该激磁电感L_m开始去磁，且因为该激磁电感L_m与该取样电阻R_S断开，使得该激磁电感Lm的去磁电流会直接流过该去磁元件112，也就是该去磁电阻R_C，以藉由该去磁电阻R_C提高该激磁电感L_m去磁效率。

请参阅图7所示，由于在该交流电源V_AC于正半周时，该取样电阻R_S仅会在该第四开关Q4导通时会有电流通过，进而进行取样，因此在该交流电源 V_AC于正半周时，该取样电阻R_S的取样电流曲线如图7所示，每次该激磁电感L_m去磁后电流都能归零，因此可确得知并没有叠加效应的产生。

综上所述，由于该第一取样开关S₁及该第二取样开关S₂是随着该交流电源V_AC的正负半周不同而切换，也就是说，该第一取样开关S₁及该第二取样开关S₂的切换频率与该交流电源V_AC的线频相同，当该交流电源V_AC由正半周改变到负半周时，该第一取样开关S₁及该第二取样开关S₂才会随之改变开关状态。进而减少该第一取样开关S₁与该第二取样开关S₂的切换次数，以减少切换损失。

此外，由于该交流电源V_AC于正半周时，与该交流电源V_AC于负半周时，通过该第四开关Q4的电流方向刚好相反，因此该电流取样单元100通过该全桥整流单元111的设置，对双向电流都能进行取样，更进一步增加本实用新型的适用范围。

请参阅图8所示，由于该全桥整流单元111的第一取样开关S₁设置于该第一电流取样路径上，且该全桥整流单元111的第二取样开关S₂设置于该第二电流取样路径上，因此，在本实用新型的第二较佳实施例中，该第一取样开关S₁设置于该第四二极管D4的阴极与该全桥整流单元111的第二输入端 I/P2之间，而该第二取样开关S₂设置于该第二二极管D2的阴极与该全桥整流单元111的第一输入端I/P1之间。

请参阅图9所示，在本实用新型的第三较佳实施例中，该去磁元件112 是二反向对接的齐纳二极管(Zener Diode)。

请参阅图10所示，在本实用新型的第四较佳实施例中，该第一取样开关 S₁及该第二取样开关S₂分别是一硅控整流器(Silicon Controlled Rectifier； SCR)。

请参阅图11所示，在本实用新型的第五较佳实施例中，该第一取样开关 S₁及该第二取样开关S₂分别是一金属氧化物半导体场效晶体管 (Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor；MOSFET)。

请参阅图12所示，在本实用新型的第六较佳实施例中，该全桥整流单元 111是包含有一第一整流开关Q11、一第二整流开关Q21、一第二二极管D2 及一第四二极管D4。

该第二二极管D2的阴极是依序通过该第一整流开关Q11及该第一取样开关S₁电连接至该第一输出端O/P1。而该第四二极管D4的阴极是依序通过该第二整流开关Q21及该第二取样开关S₂电连接至该第一输出端O/P1。该第一整流开关Q11与该第二二极管D2阴极的连接节点是电连接至该全桥整流单元 111的第一输入端I/P1，而该第二整流开关Q21与该第四二极管D4阴极的连接节点是电连接至该全桥整流单元111的第二输入端I/P2。

请参阅图13所示，在本实用新型的第七较佳实施例中，该全桥整流单元 111包含有一第一整流开关Q11、一第二整流开关Q21、一第二二极管D2及一第四二极管D4。

该第二二极管D2的阴极是依序通过该第二取样开关S₂及该第一整流开关 Q11电连接至该第一输出端O/P1。而该第四二极管D4的阴极依序通过该第一取样开关S₁及该第二整流开关Q21电连接至该第一输出端O/P1。该第二取样开关S₂与该第一整流开关Q11的连接节点电连接至该全桥整流单元111的第一输入端I/P1，而该第一取样开关S₁与该第二整流开关Q21的连接节点电连接至该全桥整流单元111的第二输入端I/P2。

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种图腾柱功率因数校正器的电流检测单元，该图腾柱功率因数校正器电连接至一交流电源，且通过一直流/直流转换器电连接至一负载，而该电流取样单元检测通过该图腾柱功率因数校正器的一开关单元的电流，其特征在于，该电流取样单元包含有：

一原边绕组，与该开关单元串联；

一全桥整流单元，具有一第一输入端、一第二输入端、一第一输出端、一第二输出端、一第一取样开关及一第二取样开关，且具有一第一电流取样路径及一第二电流取样路径，而该第一取样开关设置于该第一电流取样路径上，该第二取样开关设置于该第二电流取样路径上；

一副边绕组，与该原边绕组耦合；

一激磁电感；

一去磁元件，该去磁元件、该副边绕组及该激磁电感并联在该全桥整流单元的第一输入端与第二输入端之间；

一取样电阻，电连接在该全桥整流单元的第一输出端与第二输出端之间；

其中当该交流电源于正半周时，该全桥整流单元的第一取样开关导通，而该全桥整流单元的第二取样开关断开，且在该激磁电感激磁时，该副边绕组通过该全桥整流单元的第一电流取样路径与该取样电阻构成一第一回路，并在该激磁电感去磁时，该激磁电感与该取样电阻断开；

其中当该交流电源于负半周时，该全桥整流单元的第二取样开关导通，而该全桥整流单元的第一取样开关断开，且在该激磁电感激磁时，该副边绕组通过该全桥整流单元的第二电流取样路径与该取样电阻构成一第二回路，并在该激磁电感去磁时，该激磁电感与该取样电阻断开。

2.根据权利要求1所述的图腾柱功率因数校正器的电流检测单元，其特征在于，该全桥整流单元进一步包含有：

一第一二极管；

一第二二极管，该第二二极管的阴极电连接至该第一二极管的阳极；

一第三二极管；

一第四二极管，该第四二极管的阴极电连接至该第三二极管的阳极；

其中该第一二极管及该第二二极管的连接节点电连接至该全桥整流单元的第一输入端，该第三二极管及该第四二极管的连接节点电连接至该全桥整流单元的第二输入端；

其中该第一二极管的阴极与该第三二极管的阴极电连接至该全桥整流单元的第一输出端，该第二二极管的阳极与该第四二极管的阳极电连接至该全桥整流单元的第二输出端；

其中该全桥整流单元的第一输入端通过该第一二极管、该第一输出端、该第二输出端及该第四二极管与该第二输入端，构成该第一电流取样路径；

其中该全桥整流单元的第二输入端通过该第三二极管、该第一输出端、该第二输出端及该第二二极管与该第一输入端构成该第二电流取样路径。

3.根据权利要求2所述的图腾柱功率因数校正器的电流检测单元，其特征在于，该全桥整流单元的第一取样开关是设置在该第一二极管的阴极与该全桥整流单元的第一输出端之间，而该全桥整流单元的第二取样开关是设置在该第三二极管的阴极与该全桥整流单元的第二输出端之间。

4.根据权利要求2所述的图腾柱功率因数校正器的电流检测单元，其特征在于，该全桥整流单元的第一取样开关设置于该第四二极管的阴极与该全桥整流单元的第二输入端之间，而该全桥整流单元的第二取样开关设置于该第二二极管的阴极与该全桥整流单元的第一输入端之间。

5.根据权利要求1所述的图腾柱功率因数校正器的电流检测单元，其特征在于，该全桥整流单元包含有：

一第一整流开关；

一第二整流开关；

一第二二极管，该第二二极管的阴极依序通过该第一整流开关及该第一取样开关电连接至该第一输出端；及

一第四二极管，该第四二极管的阴极依序通过该第二整流开关及该第二取样开关电连接至该第一输出端；

其中该第一整流开关与该第二二极管阴极的连接节点电连接至该全桥整流单元的第一输入端，而该第二整流开关与该第四二极管阴极的连接节点电连接至该全桥整流单元的第二输入端。

6.根据权利要求1所述的图腾柱功率因数校正器的电流检测单元，其特征在于，该全桥整流单元包含有：

一第一整流开关；

一第二整流开关；

一第二二极管，该第二二极管的阴极依序通过该第二取样开关及该第一整流开关电连接至该第一输出端；及

一第四二极管，该第四二极管的阴极依序通过该第一取样开关及该第二整流开关电连接至该第一输出端；

其中该第二取样开关与该第一整流开关的连接节点电连接至该全桥整流单元的第一输入端，而该第一取样开关与该第二整流开关的连接节点电连接至该全桥整流单元的第二输入端。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的图腾柱功率因数校正器的电流检测单元，其特征在于，该去磁元件为一去磁电阻或二反向对接的齐纳二极管。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的图腾柱功率因数校正器的电流检测单元，其特征在于，该全桥整流单元的第一取样开关及该第二取样开关分别是一硅控整流器或一金属氧化物半导体场效晶体管。

9.一种图腾柱功率因数校正器，该图腾柱功率因数校正器电连接至一交流电源，且通过一直流/直流转换器电连接至一负载，其特征在于，该图腾柱功率因数校正器包含有：

一功率因数校正电感；

一第一桥臂，包含有：

一第一开关单元；

一第二开关单元，与该第一开关单元串联，且该第一开关单元与该第二开关单元的连接节点为一第一节点；

一第二桥臂，包含有：

一第三开关单元；

一第四开关单元；

两个如权利要求1至8中任一项所述的电流取样单元，其中之一为第一电流取样单元，另一为第二电流取样单元，该第一电流取样单元检测通过该第三开关单元的电流，而该第二电流取样单元检测通过该第四开关单元的电流；

其中该第四开关单元通过该第二电流取样单元与该第三开关单元串联，而该第三开关单元与该第二电流取样单元的连接节点为一第二节点；其中该第一桥臂的第一节点与该第二桥臂的第二节点之间串联有该功率因数校正电感及该交流电源；

一正输出端；

一接地端；其中该正输出端及该接地端电连接至该直流/直流转换器；

一电容；其中该第一桥臂、该第二桥臂及该电容并联在该正输出端及该接地端之间，且该第一桥臂的第一开关单元与该正输出端电连接，该第二桥臂的第三开关单元通过该第一电流取样单元与该正输出端电连接，而该第一桥臂的第二开关单元及该第二桥臂的第四开关单元与该接地端电连接。

10.根据权利要求9所述的图腾柱功率因数校正器，其特征在于，

当该交流电源于正半周时，该第一电流取样单元的第一取样开关导通，该第一电流取样单元的第二取样开关断开，该第二电流取样单元的第一取样开关导通，该第二电流取样单元的第二取样开关断开；

当该交流电源于负半周时，该第一电流取样单元的第二取样开关导通，该第一电流取样单元的第一取样开关断开，该第二电流取样单元的第二取样开关导通，该第二电流取样单元的第一取样开关断开。