TW201103238A - Bridgeless PFC circuit system having current sensing circuit and method thereof - Google Patents

Bridgeless PFC circuit system having current sensing circuit and method thereof Download PDF

Info

Publication number
TW201103238A
TW201103238A TW098124008A TW98124008A TW201103238A TW 201103238 A TW201103238 A TW 201103238A TW 098124008 A TW098124008 A TW 098124008A TW 98124008 A TW98124008 A TW 98124008A TW 201103238 A TW201103238 A TW 201103238A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
coupled
current
diode
switch
resistor
Prior art date
Application number
TW098124008A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI384736B (zh
Inventor
Hong-Jian Gan
hong-yuan Jin
Jian-Hong Zeng
Original Assignee
Delta Eletronics Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Delta Eletronics Inc filed Critical Delta Eletronics Inc
Priority to TW098124008A priority Critical patent/TWI384736B/zh
Priority to US12/836,978 priority patent/US8773879B2/en
Publication of TW201103238A publication Critical patent/TW201103238A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI384736B publication Critical patent/TWI384736B/zh

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H02M1/4208Arrangements for improving power factor of AC input
    • H02M1/4225Arrangements for improving power factor of AC input using a non-isolated boost converter
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H02M1/4208Arrangements for improving power factor of AC input
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Description

201103238 六、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及無橋功率因數校正(Bridgeless PFC)電路 系統之電流檢測電路及其方法,尤指一種Η橋PFC電路系 統中的電流檢測電路及其控制方法。 【先前技術】 傳統的升壓塑功率因數校正(Boost PFC)電路中之整流 橋損耗成為整個開關電源的主要損耗之一。隨著對轉換效 φ 率的要求提高,由傳統BoostPFC電路衍生而來的無橋
Boost電路逐漸成為研究的熱點。它略掉了 B〇〇st pfc前端 的整流橋,使之在工作迴路上只有兩個二極體,減少了一 個二極體的通態損耗,提高了效率。Η-PFC電路是一種適 用於中、大功率的無橋PFC電路(如第一圖所示)。第一 圖中包括一電感L、四個二極體D1-D4、兩個開關Q1-Q2, 以及一輸出電容CB,用於接收一交流輪入電壓in與產生 一直流輸出電壓Vo。 藝 第二圖(a)與(b)分別顯示一如第一圖所示之H_ppc電 路’在一個父流輸入電壓的工頻週期内,其正負半週之工 作狀態。開關Q1和Q2的驅動信號同相。在第二圖(a)中, 當s亥父流輸入電壓Vin正半週時’ L1、d 1、D4、Q1、Q2 與CB組成一個升壓(Boost)電路,其中與Q2是常通。 Q1開通時’電流流過U、Q1與Q2返回;Q1關斷時,電 流流過U、Dl、CB與D4返回。在第二圖⑻中,當該輸 入電壓Vm負半週時’ LI、D2、Ql、q2、D3與CB組成 201103238 另外一個Boost電路,其中Q1與D3是常通。Q2開通時, 電流流過LI、Q1與Q2返回;Q2關斷時,電流流過L1、 D3、CB與D2返回。該交流輸入電麈在正負半周時,L1、 Q1與Q2上的電流方向是相反的。由於D3與D4箝制交流 到Boost電路的輸出電容CB,可以獲得與傳統Boost PFC 電路相同的共模雜訊。由於在一個開關週期内的任何工作 時刻,電流只經過兩個元件,減小了導通損耗。 職是之故,發明人鑒於習知技術之缺失,乃思及改良發 明之意念,終能發明出本案之「具電流檢測電路之無橋功 率因數校正電路系統及其方法」。 【發明内容】 本案之主要目的在於提供一種具電流檢測電路之無橋 PFC電路系統及其方法,用於檢測流經該PFC電路之開關 與電感的電流,該電流檢測電路具有電路架構與方法簡 單、成本低與檢測準確等優點,亦可用於需抗干擾能力較 強、較大功率或對電流信號採樣要求較高之場合。 本案之又一主要目的在於提供一種無橋功率因數校正 (PFC)電路系統,包含一無橋PFC電路,具一第一和一第 二開關與一電感,用於接收一交流輸入電壓與產生一直流 輸出電壓,一電流感測電路,包括一第一換流器,具—— 次側繞組、一第一二次側與一第二二次側繞組,其中該一 次側繞組耦合於該第二開關,該第一二次側與該第二二次 側繞組各具一第一端與一第二端,且該換流器用於感測一 流經該電感和該第一與該第二開關之第一電流,一第一電 201103238 阻,具一第一端與一第二端,其中該第-端麵合於該第一 二次側繞組之該第一端,且該第二端耦合於該第一二次側 繞組之該第二端與該第二二次側繞組之該第—端,以及一 ,具一第一端與一第二端’其中該第-端耦合於 Μ第-電阻之該第二端’且該第二端耦合於該第二二次侧 繞組之該第二端。 第二輸入端’一第一與一第二輸出端 第二二極體與一第一中點之第—橋臂 根據上述之構想,該電流感測電路更包括一具一 组麵合於該純PFC電路,且料m經 弟二電流之第二換流器,該無橋PFC電路為一 : 包括一第一與 包括一第三與 —第四二極體盥一 ^ - φ ^ 7、 H-PFC電路,㈣·”第二橋臂與一輸出電容之 各具-笫-㈣一结示開關該電感和該輪出電容 陽極盥一 w ,、第一端,該第一至該第四二極體各具一 。一吾極’該第一二極體之該陽 該陰極耦合於矽盆一士机 〆、乂弟一一極體之 三二極體之外 ’該第―二域之該陰極與該第 該第=第二_器之該一次側繞組, 第二中點,朴山—第極體之該陰極耦合於該 該第一结,a 亥第一糕耦合於該第二換流 第繞組與該第一輪出端, 、爪态之 第四二極體之㈣該第—二極體之該陽極與該 _ 亥%極耦合於該輸出電容之竽篦_ ^ & —輪出端,該第一換攻哭々# 之該第一糙與該第 點,該第二開關之妙H 側燒組轉合於該第二中 例繞組,令第』 輕合於該第—換流器之該-次 第一開關之該第二端麵合於該第二開關之該第 201103238
二端,該電感之該第一端麴A ^ 耦σ於5亥苐一輪入端,該電磚之 θ弟一知耦合該第一 电名之 入端。 ””且該弟二中點耦合於該第二輸 盘-t 構/ ’該電流㈣電路更包括各具—第一端 产炼夕 二電阻和一第三開關,及各具-陽極盥 笛一^八—極體’該第-二次側繞組之該 於該第五二極體之該陰極,該第一二次側繞組 “第^料合於該第三開關之該第—端,該第二二次側 矣組之違第二端搞合於該,第六二極體之該陰極,該第五二 極體,該陽極耦合於該第六二極體之該陽極與該第三電: 之該第一端,而該第三開關之該第二端耦合於該第三電組 之該第二端且接地。 根據上述之構想,該第一電流與該第二電流經一累加, 以形成流經該電感上之一電流信號,且該電流信號為一帶 有正弦包絡線之鋸齒波。 根據上述之構想,該第二換流器更包括一具一第一端與 一第二端之二次側繞組,該二次側繞組之該第一端耦合於 該第三電阻之該第二端,該電流感測電路更包括一具一陽 極與一陰極之第七二極體,該二次側繞組之該第二端耦合 於該第七二極體之該陰極,且該第七二極體之該陽極耦合 於該第三電阻之該第一端。 根據上述之構想,該第一電流與該第二電流經一累加, 以形成流經該電感上之一電流信號’且該電流信號為一帶 有正弦包絡線之三角波。 201103238 該電流感測電路更包括各具一第__端 Γ 阻和—第三與—第四關,及各且 -%極與一陰極之一第五與一第六側 繞組之該第一端耦合於哕 /第一-人側 、以第五一極體之該陽極,該第一二
二人側繞組之該第二端輕合於該第三電阻之該第二端,該第 :次側繞組之該第二端耦合於該第六二極體之該陽極, :第五一極體之該陰極耦合於該第三開關之該第一端,該 第六一極體之該陰_合於該四開關之該第-端,該第三 開關之β第―立而輕合於該第四開關之第二端與該第三電阻 之該第一端,且該第三電阻之該第二端接地。 本案之另一主要目的在於提供一種無橋功率因數校正 (PFC)電路系統’包含—無橋pFc電路具—第—和一第 #關”電感’用於接收—交流輸人電壓與產生一直流 輸出電壓,—電流感測電路,包括—第—換流器,具― 次側繞組、—第—二次侧與—第二二次難組,其找一 人側繞’’且耦合於該第二開關,且該第一換流器用於感測一 流經該電感之第一電流。 么根據上述之構想,該電流感測電路更包括一具--次側 =組麵=於該無橋pFC電路,且用於感測—流經該電感之 一電抓之苐二換流器,該無橋PFC電路為一具一第一與 第-輸入端,一第一與一第二輸出端、一包括一第一與 一第-一極體與一第一中點之第一橋臂、一包括一第三與 第四-極體與—第二中點之第二橋臂與 H-pfc 電跋,_ 該第一與該第二開關、該電感和該輸出電容 201103238 陽極盘第!^而與帛—端,該第—至該第四二極體各具一 =與-陰極,該第一二極體之該陽極與該第二二極體之 二:口合於該第一中點,該第-二極體之該陰極與該第 二極體之該陰極-合於該第二換流器之該—次侧繞組, 第^二極體之該陽極與該第四二極體之該陰極轉合於該 ㈣一缺,5靖出電容之該第—_合於該第二換流器之 ^二2與該第一輸出端,該第二二極體之該陽極與該 合於該輸出電容之該第二端與該第 :别=’該第一換流器之該一次側繞組耦合於該第二中 ㈣Γ 關之該第一端輕合於該第一換流器之該一次 二:、、且二 開關之該第二端編該第二開關之該第 :第:=:之該第一嫩於該第一輸入端,該電感之 5該第-中點’且該第二⑽合於該第二輸 且構想’該第一二次侧與該第二二次側繞組各 二::一第第二端,該電流感測電路更包括各具-第 各第一至一第三電阻和-第三開關,及 各八-%極與-陰極之一第五與一第六二 次側繞=之該第-端輕合於該第—電阻之該第—端 極二’該第-二次侧繞組之該第二端麵合於 =7二 該第—端、該第—電阻之該第二端、 遺弟一電阻之該第一端與該第三開關之該第 二次側繞組之該第二㈣合於該第二電 第六二極體之該·降炻,兮笼 〜弟一立而與遠 μ π q第五二極體之該陽極耦合於該第 201103238 二一極體之該陽極與該第三電阻之該第一端,而該第三開 關之该第二端輕合於該第三電組之該第二端且接地。 一根據上述之構想,該第二換流器更包括一具一第—端與 之二次側繞組,該二次側额之該第—端轉合於 “一 ^阻之β亥第二端,該電流感測電路更包括一具一 極與-陰極之第七二極體’該二次側繞組之該第二端耦入 於該第匕極體之該陰極,且該第七二極體之該陽極μ 於I亥第二電阻之該第一端。 端與-第二端之一第一至一第三電阻和一第三與一第 n上述之構想,—二次側與該第二二次側繞組各 …-第m端,該電流感測電路更包括各具 —* W ^ _ “I· I ▲ ^ 四 開關’及各具—陽極與一陰極之一第五與—第六二極體, 该第一二次侧繞組之該第一端耦合於該第一電阻之該第一 端與該第五二極體之該陽極,該第—二次側繞組之=第二 端輕合於該第二二次側繞組之該第-端、該第-電阻之該 第二端、該第二電阻之該第一端與該第三電阻之: 第二二次職組之該第二翻合於該第二電阻之該 第一端與該第六二極體今陽搞 輕…/ ⑪體之該私極’該第五二極體之該陰極 三開關之該第-端,該第六二極體之該陰極麵 ::四開關之該第—端,該第三開關之該第二端麵合於 =第四開關之該第二端與該第三電阻之該第—端,且ς第 =阻之該第二端接地’而該電流感測電路需進行一相位 本案之下-主要目的在於提供一種用於—無橋功率因 201103238 數校正(PFC)電路系統的控制方法,其中該無橋贼電路 糸統包括-具-第-換流器之電流感測電路、一一 第-與-第二開關、-第—至—第四二極體和一輸出電 容’該方法包含下列之步驟:⑻提供—交流輸入電壓,且 該電壓位於-正半週;(b)當該第一與該第二開關導通時, 使該電感、該第-與該第二開關和該第彼此" 電連接以形成一第一迴路,且經由該第一換流器測量流經 該第-迴路之-第-電感電流;以及⑷當該第一盘二 開關關斷時,使該電感、該第一二極體、該輸出電容㈣ =四二極體串聯電連接以形成—第二迴路,且測量流經該 第二迴路之一第二電感電流。 根據上述之構想,該步驟⑻更包括下列之步驟 提供該第一換流器之一二次側盥一, ratios)A η,良呼筮-赍R ~ j之阻數比(duty 如0〇為n且該弟二電阻之一電阻值為幻·,卬誃 與該第二開關導通時,使流經該第三電阻之 該卜電感電流* (-n)*R3 ;以及⑽藉由流經該第三電= 5玄採樣電流以求得該第一電感電流。 根據上述之構想,該第二迴路更包括該第二換清 電連接於該第-二極體與該輸出電容,用於測量^二: 感電流’該第-電感電流與該第二電感電流經Λ 了电 形成流經該電感上之一電流信號,且該電流信號為二: 正弦包絡線之鋸齒波。 為▼有 根據上述之構想,該步驟⑷更包括下 提供哕筮_施哭々 , 之乂驟.(cl) /…第一換一 一二次側與-次側之阻數比㈣ 201103238 ratios)為η,且該第三電阻之一電阻值為R3 ;以及(c2)當該 第一與該第二開關導通時,使流經該第三電阻之一採樣電 流為該第二電感電流*(-n)*R3 ;以及(c3)藉由流經該第三電 阻之該採樣電流以求得該第二電感電流。 根據上述之構想,該第一電感電流與該第二電感電流經 一累加,以形成流經該電感上之一電流信號,且該電流信 號為一帶有正弦包絡線之三角波。 為了讓本發明之上述目的、特徵、和優點能更明顯易 φ 懂,下文特舉較佳實施例,並配合所附圖式’作詳細說明 如下: 【實施方式】 第三圖(a)與(b)分別顯示一依據本發明構想之第一較佳 實施例的H-PFC電路系統之主電路與電流檢測電路之電路圖。 應用此電流檢測電路的主電路如第三圖(a)所示。第三圖(a) 與第一圖之不同處在於其增加了一個換流器(CT) CT1。該 第一較佳實施例是利用一個如第三圖(b)所示之電流信號 • 檢測電路來檢測如第三圖⑻所示之H-PFC電路的Q1與Q2 電流。如第三圖(b)所示之電流檢測電路,用於檢測一個有 正弦包絡線的鋸齒波,該鋸齒波如第三圖(c)所示。此檢測 電路除了換流器CT1的二次側第一繞組CT1_1與第二繞組 CT1_2 外,尚包括 Rl、R2、D5、D6、R3 與 Q3,而 Q3 的 驅動信號跟主功率開關的Q1與Q2的驅動信號是一樣的。 第四圖顯示一依據本發明構想之第一較佳實施例的 H-PFC電路系統之主電路與電流檢測電路在一個交流輸入電壓的 11 201103238 =之:2半:'工作波形圖。閘極驅動信號Q_為 /、Q3(其均為金氧半場效電晶體M0SFET)的 閘極驅動仏號的波形,u或 ..ηι . 為電感上的電流,II為通過開關 官Q1與Q2的電流即CT1 — ^ , _ 一 1 人側的電流。第五圖(a)與(b) 刀二不〇二圖(a)與(b)戶斤*之主電路與電流檢測電路在 輸人電壓的工頻週期之正半週的第—與第二工作階段的 電路不忌圖,展不了如第三圖⑷與⑻所示電路在該交流輸 亡電壓正半週時工作狀態的具體分析。該交流輸入電廢負 時之電路工作狀態的分析等類似於正半週時^ η是換 抓态CT1的二次側與一次側之匝數比(CT的一次側在主 電路側,CT的二次侧在採樣電路側)。 如第五圖(a)所示,在電路的第一工作階段,三個開 關Ql ’ Q2與Q3同時導通,電流流經u、Q1,(^與以⑽ 回。在此期間CT1的一次側電流為IL,CT1二次側的電流為 nIL ;二次側的CT1」的電流通過Q3 ’ R3與D5返回,二次 側的CT1一2上的電流則流經R2返回,所以採樣電阻r3上的 電壓為-nILR3。 如第五圖(b)所示,是該H-PFC電路的第二工作階段。開 關Ql、Q2與Q3同時關斷後,電流流經l、Dl、CB與D4返 回。在此期間,由於Q3關斷,CT1的二次側繞組:該第一 二次側繞組CT1 — 1與該第二二次側繞組CT1一2與採樣電阻 R3斷開,所以CT1對電路沒有影響。這樣我們可以檢測主 功率元件Q1與Q2上的電流,且不用相位檢測就可以準確的 檢測到。此方法在此一工作階段只用了一個CT1,其電路 12 201103238 結構相對簡單。 為了得到電感上的電流波形,在原來CT1的基礎上,還 需加入另一個換流器CT2,CT2在整流橋di,D2,D3,D4 與電谷CB之間,構成另一電流信號採樣電路,如第六圖(b ) 所示,為本發明之第一較佳實施例,其主電路則如第六圖 (a)所示。該電流信號採樣電路採樣帶有正弦包絡線的三 角波電流信號,該三角波電流信號如第六圖(c)所示。在開 關Ql ’ Q2與Q3同時導通時’如第五圖⑷所示,其與第一 _實施例相同。在MOSFET Ql ’ Q2與Q3同時關斷後,電流流 經L、Dl、CT2 ’ CB與D4返回。在此期間CT2的電流為仏, CT2二次側的電流為—niL ;流經CT2二次側的電流是流經R3 與D7返回,所以採樣電阻r3上的電壓為,如第六圖 (b)所示。在開關qi,Q2與Q3導通與關斷兩個時間内的電 流信號採樣累加,形成電、上的電流信號。這樣我們僅僅 矛!用CT1與CT2等兩個CT就可以檢測電感上的電流。 _ 第七圖顯示一依據本發明構想之第二較佳實施例的 ίί-PFC電路系統之主電路與電流檢測電路在一個交流輸入電壓的 工頻週期之正半週的工作波形圖。第八圖則顯示一依據本發明 構之第一較佳實施例的H-PFC電路系統之主電路與電流檢測 電路在一個交流輸入電壓的工頻週期之正半週的第二工作階段包 含電流途徑等的電路示意圖,而第七圖中之11+12為開關管Q1、 Q2與Q3導通與關斷等兩個時間内的電流信號採樣累加的 波形圖。 本發明還可用兩個開關Q4與Q5以取代如第三圖(b)中 13 201103238 之開關Q3,而來構建,如第九圖所示。該第九圖顯示一依 據本發明構想之第三較佳實施例的H-PFC電路系統之電流檢 測電路的電路圖,其中二極體D5的陽極耦合於電阻R1的第一端, 二極體D5的陰極耦合於開關Q4的第一端,二極體D6的陽極耦合於 電阻R2的第二端’且二極體〇6的陰極耦合於開關Q5的第一端,開 關Q4與Q5的第二端均耦合於電阻反3的第一端,這是第九圖與第 三圖(b)的不同處。這樣,該電流檢測電路的抗干擾能力更 強’可運用於大功率或對電流信號採樣要求較高的場合(如 數位控制),但需進行相位檢測。 本發明利用上逃該等電流檢測電路,無需增加控制電 路’可採樣帶正弦包絡的三角波或鋸齒波信號。該方法簡 單,低成本,且檢測準確。 综上所述’本發明揭露了一種具電流檢測電路之無橋 PFC電路及其控制方法,用於檢測流經該pfc電路之開關 與電感的電流,該電流檢測電路具有電路架構與方法簡 單、成本低與檢測準確等優點,且亦可用於需抗干擾能力 較強、較大功率或對電流信號採樣要求較高之場合,因而 確貫有其進步性與新穎性。 是以’縱使本案已由上述之實施例所詳細敘述而可由熟 悉本技藝之人士任施匠思而為諸般修飾,然皆不脫如附申 請專利範圍所欲保護者。 【圖式簡單說明】 第一圖··其係顯示一習知之H>PFC電路之電路圖; 第二圖⑻與(b):其係顯示一如第一圖所示之H_pFc電路在 201103238 一個輸入電壓的工頻週期内之工作狀態; 第二圖(a)與(b):其係分別顯示—依據本發明構想之第一較 佳實施例的H-PFC電路之主電路與電流檢測電路之電路圖乂 第三圖⑷:其係顯示-如第三圖⑻所示之電流檢剛電路用於 檢測一有正弦包絡線的鋸齒波之波形圖; 、 第四圖:其係顯示一依據本發明構想之第一較佳實施例的 H-PFC電路之主電路與電流檢嘴路在—個交流輸人電壓= 週期之正半週的工作波形圖; 土 ®第五圖⑷與⑻:其係分別顯示’一如第三圖(a)與(b)所示之主 電路與電流檢測電路在一個交流輪入電壓的工頻週期之正 第一與第二工作階段的電路示意圖; <、 第六圖(a)與(b):其係分別顯示一依據本發明構想之第二較 佳貫施例的H-PFC電路之主電路與電流檢測電路之電路圖. 第六圖⑻:其係顯示-如第六圖⑻所示之電流檢測電路用於 檢測一有正弦包絡線的三角波之波形圖; _第七圖:其係顯示-依據本發明構想之第二較佳實施例的 H-PFC電狀主電路與電流檢測電路在—個交雜人電壓的工頻 週期之正半週的工作波形圖; 第八圖:其係顯示-依據本發明構想之第二較佳實施例的 H-PFC電狀主電路錢流檢測電路在—做流輸人電壓的工頻 週期之正半週的第二工作階段的電路示意圖;以及 第九圖:其係顯示-依據本發明構想之第三較佳實施例的 H-PFC電路之電流檢測電路的電路圖。 【主要元件符號說明】 15 201103238 無
16

Claims (1)

  1. 201103238 七、申請專利範圍: 電感 1.一種無橋功率因數校正(PFC)電路系統,包含· 一無橋PFC電路,具一第一和一第二開關與_ 用於接收一交流輸入電壓與產生一直流輸出電壓. 一電流感測電路,包括: 一第一換流器’具--次側繞組、一第__ ^ 一次侧與— 弟二二次侧繞組,其中該一次側繞組輕合於 _ 卑一開關, 該第一二次側與該第二二次側繞組各具一苐一端與一
    端,且該換流器用於感測一流經該電感和該第一與, 開關之第一電流; “第二 一第一電阻’具一第一端與 耦合於該第一 第二端 ’其中該第—端 次側繞組之該第一端,且該第二端耦合於 該第-二次側繞組之該第二端與該第二二次側繞也之笛 一端;以及 W弟 -第二電阻’具一第一端與一第二端,其中該第一端 耦合於該第一電阻之該第二端,且該第二端耦合於該第二 • 二次側繞組之該第二端。 人一 2.如申請專利範圍第i項所述之系統,其中該電流感測電 路更包括一具一一次側繞組耦合於該無橋PFC電路,且用 於感測一流經該電感之第三電流之第二換、流器,該無橋 PFC電路為一具一第一與一第二輸入端,一第一與—第二 輸出端、一包括一第一與一第二二極體與一第一中點之第 一橋臂、一包括一第三與一第四二極體與一第二中點之第 二橋臂與-輪出電容之Η-PFC電路,該第一與該第二開 ] 17 201103238 關、該電感和該輪出電容各具一第一端與一第二端,該第 該第四二極體各具一陽極與一陰極,該第一二極體之 忒陽極與該第二二極體之該陰極耦合於該第一中點,該第 -二極體之該陰極與該第三二極體之該陰㈣合於該第二 換流器之該一次側繞組’該第三二極體之該陽極與該第四 一極體之該陰極耦合於該第二中點,該輪出電容之該第一 端轉合於該第二換流器之該第—繞組與該第—輸出端乂,該 第二二極體之該陽極與該第四二極體之該陽極耗合於該輪 出電容之該第二端與該第二輸出端,該第—換流器之哕一 次側繞組轉合於該第二中點,該第二開關之該第一端:合 ,亥第-換流器之該一次側繞組,該第—開關之該第二端 ^於該第二開關之該第二端,該電感之該第—端輕合於 :第-輸入端,該電感之該第二端搞合該第一中點,且該 弟一中點耦合於該第二輸入端。 3&如申凊專利範圍f 2項所述之系統, :更包括各具-第-端與-第二端之-第三電阻和2! 及各具—陽極與—陰極之—第五與_第六二極體, :,:::側繞組之該第一端轉合於該第五二極體之該陰 第一:次側繞組之該第二端耦合於該第三開關之該 r之第二二次側繞組之該第二端耦合於該第六二極 ::: 第五二極體之該陽極輕合於該第六二極體 二==三電阻之該第一端’而該第—第 耦口於忒第二電組之該第二端且接地。 4.如申請專利細3項所述之系統,其中該第一電流與 18 201103238 該第二電流經一累加,以形成流經該電感上之一電流信 號,且該電流信號為一帶有正弦包絡線之鑛齒波。 5 _如申凊專利範圍第3項所述之系統,其中該第二換流器 更包括一具一第一端與一第二端之二次側繞組,該二次侧 繞組之該第一端耦合於該第三電阻之該第二端,該電流感 測電路更包括一具一陽極與一陰極之第七二極體,該二次
    侧繞組之該第二端耦合於該第七二極體之該陰極,且該第 七二極體之該陽極耦合於該第三電阻之該第一端。 6.如申凊專利範圍帛5項所述之系統’其—該第—電流與 該第二電流經一累加,以形成流經該電感上之一電流信 號,且該電流信號為一帶有正弦包絡線之三角波。 ^如申請專·㈣2項所述之減,其㈣電流感測電 更包括各具-第-端與_第:端之—第三電阻和一第三 與-第四開關’及各具-陽極與—陰極之—第五與一第: :該第;二次侧繞組之該第-端耦合於該第五二極 電阻第一二次側繞組之該第二端耦合於該第三 第丄二:释一^ ’該第二二次側繞組之該苐二端耦合於該 陽極,該第五二極體之該陰極輕合於該第 闕之兮第1—=該第六二極體之該陰極輕合於該四開 之第 該第三關之該第二軸合於該第四開關 之第二端與該第三第四開關 二端接地。 五边弟二電阻之該第 種 無橋功率因數校正(PFC)電路系統,包含: 第二開關與一電感, 無橋PFC電路,具一第一和一 19 201103238 用於接收一交流輸入電壓與產生一直流輸出電壓; 一電流感測電路,包括: 一第一換流器,具 次側繞組、一第一二次側與一第 次側繞組,其中該一次側繞組耦合於該第二開關,且 忒第一換流器用於感測一流經該電感之第一電流。 9.如申請專利範圍帛8項所述之系統,其中該電流感測電 路更包括一具 次側繞組耦合於該無橋PFC電路,且用 於感測一流經該電感之第二電流之第二換流器,該無橋 PFC電路為一具一第一與一第二輸入端,一第一與一第二 輸出端、一包括一第一與一第二二極體與一第一中點之第 橋臂、一包括一第三與一第四二極體與一第二中點之第 -橋’與-輸出電容之H_pFC電路,該第一與該第二開 關、該電感和該輸出電容各具一第一端與一第二端,該第 上至忒第四二極體各具一陽極與一陰極,該第一二極體之 $陽極與該第二二極體之該陰極耦合於該第一中點,該第 —二極體之該陰極與該第三二極體之該陰極_合於該第二 換流器之該-次侧繞組,該第三二極體之該陽極與該第四 7極體之該陰極耦合於該第二中點,該輸出電容之該第一 =耦合於該第二換流器之該第一繞組與該第一輸出端,該 陽極與該第四二極體之_合於該輸 Μ第—端與該第二輸出端,該 次側繞組耦合於兮第_由赴一 供"丨〔裔之5亥一 於該第一換味哭η— 一開關之該第一端麵合 耗合於—次側繞組,該第-開關之該第二端 於”亥第―開關之該第二端,該電感之該第—端輕合於 20 201103238 該第一輸入端,該電感之該第一 第二中點耦合於該第二輸入端了而輕合該第-中點,且該 10.如申請專利範圍第9項所述 與該第二二次側繞組各且一 ’、、,、,/、中該第一二次側 測電路更包括各具一第一端盘一 /、第一鳊,該電流感 電阻和-第三開關,及各具一陽極 :::-:三 第六二極體,該第一二次側繞級 二之一第五與一 電阻之該第-端與該第五;合於該第-^ 々體之該陰極,該第一-士相丨! I且之該第二翻合於該第二二次側植- 第-電阻之該第二端、該第 二 關之該第-端,該第二二第一端與該第三開 二電阻之該第二端與該第六二極體之該陰極, 體之該陽極耦合於該第六二極兮 該第-端,而該第三開關之二端=: 阻之 該第二端且接地。 "第―㈣。於該第三電組之 專·㈣1()項所狀“,其中該第二換流 ㈣Γ 具一第一端與一第二端之二次側繞組,該二次 Γ、=該第一端麵合於該第三電阻之該第二端,該電流 w、更包括-具一陽極與一陰極之第七二 =側繞组之該第二_合料第七二極體之該陰極,且該 七一極體之該陽極輕合於該第三電阻之該第一端。 ::Γ:明專利圍第9項所述之系統,其中該第-二次側 / 一 人側繞組各具一第一端與一第二端,該電流感 第一端與一第二端之—第一至一第 S J 21 201103238 電阻和一第三與—第四開關,及各具一陽極與一陰極之— 第五與一第六二極體,該第一二次側繞組之該第一端耦合 於該第-電阻之該第一端與該第五二極體之該陽極,該第 一-人側、’堯組之该第二端耦合於該第二二次側繞組之該第 -端、該第-電阻之該第二端、該第二電阻之該第一端與 j第^_電阻之該第二端’該第二二次側繞組之該苐二端輕 σ於°亥第-電阻之該第二端與該第六二極體之該陽極,該 f五二極體之該陰極耦合於該第三開關之該第一端,該第 六-極體之該陰極轉合於該四開關之該第一端,該第三開 關l亥第—端轉合於該第四開關之該第二端與該第三電阻 =第-端’且該第三電阻之該第二端接地,而該電流感 測電路需進行一相位檢測。 < 無橋功率因數校正(p f c)電路系統的控制方 ::、中該無橋PFC電路系統包括一具一第一換流器之電 仂L感測電路、一電磚繁 楚第與一第二開關、一第一至— 第四一極體和—輸出 ⑽徂—I 法包含下列之步驟: ⑻^/机輸人電壓’㈣電壓位於—正半週,·. 與該第第二開關導通時,使該電感、該第- -二了=;:換_此串聯電連接《形成-第 第^^ 以 換流器測量一流經該第一迴路t 弟一電感電流;以及 罘迴路之一 (C)當該第一與該第二開關關 二極ft、—r k ^ 便5亥電感、該第一 〜輸出電容與該第四二極體 項路,且測量一流經該第二迴路之一笛接升^成一 第一電感電流。 22 201103238 Η.如申請專利範圍帛13項所述之方法,其中該無橋pFc 電路系統為-如申請專利範圍第3項所述之無橋pFC電路 系統’且該步驟(b)更包括下列之步驟: (bl)提供该第一換流器之一二次側與一次侧之匝數比 (duty ratios)為η,且該第三電阻之一電阻值為尺3 ; (b2)當該第一與該第二開關導通時,使流經該第三電 阻之一採樣電流為該第一電感電流*(_η)*κ3 ;以及 (b3)藉由流經該第三電阻之該採樣電流以求得該第一 • 電感電流。 15.如申請專利範圍第14項所述之方法,其中該第二迴路 更包括該第二換流器串聯電連接於該第—二極體與該輸出 電谷用於測m該第—電感電流,該第—電感電流與該第 二電感電流經-累加,以形成流經該電感上之—電流信 號’且該電流錢為—帶有正弦包絡線之鑛齒波。 B申請專利_第13項所述之方法,其中該無橋贼
    電«統請專利_第5項所述之無橋pFc電路 系統,且該步驟(c)更包括下列之步驟: (Cl)提供該第二換流之__, 、。之一次側與一次側之匝數tt _y ratios)為η,且該第三電阻之—電阻值為R3;以及 ⑼當該第-與該第二開關導通時,使流經該第三電陌 之一採樣電流為該第二電感電流以及 (c3)藉由流經該第二雷p且 ^ 乐一电阻之該採樣電流以求得該第二 電感電流。 17.如申請專利範圍第 16項所述之方法,其中該第一電感 23 201103238 電流與該第二電感電流經一累加,以形成流經該電感上之 一電流信號,且該電流信號為一帶有正弦包絡線之三角波。
    24
TW098124008A 2009-07-15 2009-07-15 具電流檢測電路之無橋功率因數校正電路系統及其方法 TWI384736B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW098124008A TWI384736B (zh) 2009-07-15 2009-07-15 具電流檢測電路之無橋功率因數校正電路系統及其方法
US12/836,978 US8773879B2 (en) 2009-07-15 2010-07-15 Bridgeless PFC circuit system having current sensing circuit and controlling method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW098124008A TWI384736B (zh) 2009-07-15 2009-07-15 具電流檢測電路之無橋功率因數校正電路系統及其方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201103238A true TW201103238A (en) 2011-01-16
TWI384736B TWI384736B (zh) 2013-02-01

Family

ID=43465196

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW098124008A TWI384736B (zh) 2009-07-15 2009-07-15 具電流檢測電路之無橋功率因數校正電路系統及其方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US8773879B2 (zh)
TW (1) TWI384736B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI490677B (zh) * 2012-08-06 2015-07-01 Delta Electronics Inc 用於pfc電路的控制電路、控制方法及電源系統
CN106706995A (zh) * 2015-11-17 2017-05-24 华为技术有限公司 一种无桥功率因数校正pfc电路中的电感电流检测电路
CN108631580A (zh) * 2017-03-21 2018-10-09 中国长城科技集团股份有限公司 一种电流采样电路及无桥整流系统

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI436563B (zh) * 2009-04-09 2014-05-01 Delta Electronics Inc 用於臨界連續電流模式之無橋功率因數校正電路及其方法
DE102010061042A1 (de) * 2010-12-06 2012-06-06 Hella Kgaa Hueck & Co. Gleichspannungswandler mit Schaltung zum Nachbilden eines Stroms durch eine Speicherdrossel
TWI439021B (zh) * 2011-03-22 2014-05-21 Fsp Technology Inc 應用於無橋式交換電路之開關控制電路以及控制方法、電源轉換器以及電源控制方法
US20120275204A1 (en) * 2011-04-26 2012-11-01 Vatche Vorperian Bridgeless Power Factor Correcting Circuits with two Switches
CN103516192B (zh) * 2012-06-29 2016-01-20 艾默生网络能源系统北美公司 功率因数校正电路和开关电源模块、功率因数校正方法
US8823336B2 (en) * 2012-11-06 2014-09-02 Chicony Power Technology Co., Ltd Bridgeless power factor corrector with single choke and method of operating the same
CN105099160B (zh) * 2014-05-12 2018-04-24 Tdk株式会社 功率因数校正电路
CN107425709B (zh) * 2017-07-03 2019-04-16 南京凌鸥创芯电子有限公司 Boost功率因数校正变换器
JP6936693B2 (ja) * 2017-10-23 2021-09-22 株式会社Soken 電力変換装置
US11081968B2 (en) * 2019-06-12 2021-08-03 Delta Electronics, Inc. Isolated boost converter
CN110649829B (zh) * 2019-09-16 2021-03-23 三峡大学 基于非对称四端口的单相三电平功率因数校正整流器
CN110661413B (zh) * 2019-09-16 2021-07-06 三峡大学 基于对称四端口的单相三电平功率因数校正整流器
US11081971B1 (en) * 2020-04-06 2021-08-03 Astec International Limited AC/DC power converters including current transformers for bidirectional current sensing
CN112202330A (zh) * 2020-08-31 2021-01-08 杭州中恒电气股份有限公司 一种电流检测电路、功率因数校正电路及电流检测方法
CN113726144B (zh) * 2021-07-15 2023-11-03 华为数字能源技术有限公司 驱动控制器、功率因数校正电路的控制系统及方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1229634B1 (en) * 2001-01-31 2006-03-29 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Switching power supply apparatus
US7355868B2 (en) * 2005-03-31 2008-04-08 International Rectifier Corporation Current sense method for bridgeless boost (BLB) PFC circuit using single current transformer
US7269038B2 (en) * 2005-09-12 2007-09-11 Fairchild Semiconductor Corporation Vrms and rectified current sense full-bridge synchronous-rectification integrated with PFC
TWI316166B (en) * 2006-05-30 2009-10-21 Delta Electronics Inc Bridgeless pfc converter with low common-mode noise and high power density
TWI364641B (en) * 2008-03-11 2012-05-21 Delta Electronics Inc Bridgeless pfc system for critical conduction mode and controlling method thereof
US8233298B2 (en) * 2008-06-05 2012-07-31 Delta Electronics, Inc. Power factor correction rectifier that operates efficiently over a range of input voltage conditions
TWI436563B (zh) * 2009-04-09 2014-05-01 Delta Electronics Inc 用於臨界連續電流模式之無橋功率因數校正電路及其方法
US20100259240A1 (en) * 2009-04-11 2010-10-14 Cuks, Llc Bridgeless PFC converter

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI490677B (zh) * 2012-08-06 2015-07-01 Delta Electronics Inc 用於pfc電路的控制電路、控制方法及電源系統
US9189004B2 (en) 2012-08-06 2015-11-17 Delta Electronics, Inc. Control circuit, control method used in PFC circuit and power source system thereof
US9473017B2 (en) 2012-08-06 2016-10-18 Delta Electronics, Inc. Control circuit, control method used in PFC circuit and power source system thereof
CN106706995A (zh) * 2015-11-17 2017-05-24 华为技术有限公司 一种无桥功率因数校正pfc电路中的电感电流检测电路
CN106706995B (zh) * 2015-11-17 2019-08-20 华为技术有限公司 一种无桥功率因数校正pfc电路中的电感电流检测电路
CN108631580A (zh) * 2017-03-21 2018-10-09 中国长城科技集团股份有限公司 一种电流采样电路及无桥整流系统

Also Published As

Publication number Publication date
TWI384736B (zh) 2013-02-01
US20110013436A1 (en) 2011-01-20
US8773879B2 (en) 2014-07-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW201103238A (en) Bridgeless PFC circuit system having current sensing circuit and method thereof
TW591870B (en) Integrated converter with three-phase power factor correction
EP2995963B1 (en) Current zero-cross detection device, signal acquisition circuit, and circuit system
US8531858B2 (en) Power conversion with current sensing coupled through saturating element
TWI364641B (en) Bridgeless pfc system for critical conduction mode and controlling method thereof
TWI312610B (en) Bridgeless pfc boost converter
WO2018107623A1 (zh) 一种基于pfc双全桥的智能型正弦波电压转换电路
TWI436574B (zh) 直流交流轉換器
CN109067219B (zh) 一种三相交直流变换器及其控制方法
US20100259240A1 (en) Bridgeless PFC converter
TW201304381A (zh) 電源電路及電源電路的控制方法
CN103683919B (zh) 高功率因数低谐波失真恒流电路及装置
TW201037956A (en) DC/AC inverter
TW201235668A (en) Polarity detection circuit
TW200805855A (en) Method for controlling uninterruptible power supply apparatus
TW201037947A (en) Bridgeless PFC for critical continuous current mode and method thereof
CN101958550B (zh) 具电流检测电路的无桥功率因子校正电路系统及其方法
CN105846667A (zh) 功率因数校正pfc电路及其电流采样装置
TW200826444A (en) Switch mode power supply for in-line voltage applications
WO2022179564A1 (zh) 无桥降压功率因素校正电路
CN114123758B (zh) Ac-dc变换器及ac-dc变换器的控制方法
RU2525837C2 (ru) Способ и система управления безмостовым корректором коэффициента мощности с помощью цифрового сигнального процессора
Shao et al. Analog Based High Efficiency 2 KW Totem Pole PFC Converter Using Surface Mount SIC MOSFET's
TW201029307A (en) Three-phase AC/DC driver circuit
TWI362816B (zh)