TW201304381A - 電源電路及電源電路的控制方法 - Google Patents
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Abstract
揭示了一種電源電路及其控制方法。所述電路包括:電感器;低頻橋臂,包括兩個操作於低頻切換狀態的電晶體,交流電源透過所述電感器而被耦接到低頻橋臂的兩個電晶體之間的節點;高頻橋臂,包括兩個操作於高頻切換狀態的電晶體;線電壓檢測電路,係耦接到交流電源,以檢測交流電源電壓的操作狀態;邏輯控制電路,基於取樣信號,以產生邏輯控制信號;低頻橋臂控制電路,基於交流電源電壓的操作狀態,以控制低頻橋臂電晶體的導通和關斷;高頻橋臂控制電路,基於所述邏輯控制信號,以控制高頻橋臂電晶體的導通和關斷。其中一個橋臂的電晶體操作於低頻切換狀態,降低了低頻橋臂之電晶體的切換頻率,減小了低頻橋臂之電晶體的切換損耗,提高了電源電路的轉換效率。
Description
本發明的實施例係有關交流-直流轉換器,更具體地說,有關將交流電源轉換成直流電源的電源電路及其控制方法。
傳統的交流-直流電源電路例如功率因數校正電路(PFC)係由兩級所組成,包括前級的橋式整流電路和後級的升壓Boost轉換器,圖1A示出的是採用恒定導通時間(COT)控制的PFC電路原理圖。該PFC電路包括主電路101和控制電路,交流電源的L端子(線電壓端子)和N端子(中性端子)係耦接到前級橋式整流電路的輸入端,橋式整流電路包括D1、D2、D3和D4四個二極體或者類似的元件,其輸出端與Boost轉換器的輸入端耦接。Boost轉換器包括電感器L1、電晶體S1、二極體D5和輸出電容器Co,其輸出電壓Vo係耦接到負載RL。
圖1A所示控制電路還包括取樣電路(未顯示出),對流過電感器L1的電流進行檢測,以獲得到零電流檢測信號ZCD,並且對輸出電壓Vo進行取樣,以獲得到輸出電壓取樣信號UF。取樣電路可以採用現有的已知電路和方法,這裏省略對其詳細說明。信號ZCD和UF係耦接到邏輯控制電路102的輸入端,基於上述輸入信號,邏輯控制電路102產生驅動信號H,以控制電晶體S1的導通和
關斷。邏輯控制電路102包括補償電路,補償電路包括運算放大器AMP、電阻器R1和電容器C1,對信號UF進行信號補償,補償信號係耦接到比較器Comp2的負輸入端。比較器Comp2的正輸入端係耦接到斜坡信號RAMP,根據補償信號和斜坡信號的比較結果,以輸出恒定導通時間信號COT,用以控制電晶體S1的導通時間,信號COT係耦接到RS觸發器的重定端R,而為RS觸發器提供重定信號。信號ZCD係耦接到比較器Comp1的負輸入端,比較器Comp1的正輸入端係耦接到參考電壓VZ,其輸出端係耦接到RS觸發器的置位端S,而為RS觸發器提供置位元信號,RS觸發器的輸出端輸出驅動信號H。
圖1B示出了現有的PFC電路的另一種控制方式的電路原理圖,分壓網路103包括電阻器R2和R3,對整流之後的線電壓進行檢測,在電阻器R2和R3的共用點處獲得到線電壓檢測信號Vin-rec。取樣電路還對流過電晶體S1的電流進行取樣,以獲得到電流取樣信號CS。信號ZCD、UF、CS和Vin-rec係耦接到邏輯控制電路102的輸入端,基於上述輸入信號,邏輯控制電路102產生驅動信號H,以控制電晶體S1的導通和關斷。邏輯控制電路102包括補償電路,補償電路包括運算放大器AMP、電阻器R1和電容器C1,對信號UF進行信號補償,補償信號係耦接到乘法器的第一輸入端。乘法器的第二輸入端係耦接到信號Vin-rec,乘法器將信號Vin-rec與補償信號相乘,以輸出預期值信號Vcom。預期值信號Vcom係耦接到比較
器Comp2的負輸入端,比較器Comp2的正輸入端係耦接到電流取樣信號CS,將預期值信號Vcom和電流取樣信號CS相比較,比較器Comp2的輸出信號係耦接到RS觸發器的重定端R,而為RS觸發器提供重定信號。信號ZCD係耦接到比較器Comp1的負輸入端,比較器Comp1的正輸入端係耦接到參考電壓VZ,其輸出端係耦接到RS觸發器的置位端S,而為RS觸發器提供置位元信號,RS觸發器的輸出端輸出驅動信號H。
當電流取樣信號CS達到預期值Vcom時,S1被關斷,交流電源透過電感器L1、電晶體D5所組成的回路而給輸出電容器Co充電,同時給負載RL提供功率,電感器L1被放電。
圖1A和圖1B所示的PFC電路,在任一時刻,電路中總有三個半導體裝置處於操作狀態,系統的導通狀態損耗係由兩個部分所組成:前級橋式整流電路中之兩個二極體導通壓降帶來的損耗和後級Boost轉換器中之功率電晶體或者續流二極體的導通損耗。隨著轉換器功率等級和切換頻率的提高,系統的導通狀態損耗顯著增加,整體效率降低。
本發明實施例的目的在於提供一種與現有技術不同的電源電路及其控制方法。
本發明的一個態樣提供了一種電源電路,將輸入的交
流電源轉換成直流電源,包括:電感器;低頻橋臂,包括兩個操作於低頻切換狀態的電晶體,交流電源透過所述電感器而被耦接到低頻橋臂的兩個電晶體之間的節點;高頻橋臂,包括兩個操作於高頻切換狀態的電晶體;線電壓檢測電路,係耦接到交流電源,以檢測交流電源電壓的操作狀態;邏輯控制電路,基於取樣信號,以產生邏輯控制信號;低頻橋臂控制電路,基於交流電源電壓的操作狀態,以控制低頻橋臂之電晶體的導通和關斷;高頻橋臂控制電路,基於所述邏輯控制信號,以控制高頻橋臂之電晶體的導通和關斷。
本發明的另一態樣提供了一種控制電源電路的方法,包括:採用差動電路來檢測交流電源電壓的操作狀態;基於取樣信號,以產生邏輯控制信號;控制一個橋臂的電晶體操作於高頻切換狀態;控制另一個橋臂的電晶體操作於低頻切換狀態,根據交流電源電壓的操作狀態,以控制一個電晶體保持導通,另一個電晶體保持關斷。
在下面的說明中,列出了許多具體細節以便提供對本發明的徹底理解。然而,對於本領域普通技術人員顯而易見的是,實施本發明並不必需使用這些具體細節。在其他情況下,那些衆所周知的材料或方法沒有被詳細描述,以免使本發明難以理解。
在整個說明書中,對“一個實施例”、“實施例”、
“一個示例”或“示例”的提及意味著:結合該實施例或示例描述的特定特徵、結構或特性被包含在本發明至少一個實施例中。因此,在整個說明書的各個地方出現的短語“在一個實施例中”、“在實施例中”、“一個示例”或“示例”不一定都指同一實施例或示例。此外,可以以任何適當的組合和、或子組合將特定的特徵、結構或特性組合在一個或多個實施例或示例中。此外,本領域普通技術人員應當理解,在此提供的示圖都是為了說明的目的,並且示圖不一定是按比例而繪製的。
應當理解,當稱“元件”“連接到”或“耦接”到另一元件時,它可以是直接連接或耦接到另一元件或者可以存在中間元件。相反地,當稱元件“直接連接到”或“直接耦接到”另一元件時,不存在中間元件。相同的附圖標記指示相同的元件。這裏使用的術語“和/或”包括一個或多個相關列出的專案的任何和所有組合。
在本發明的實施例中,一個橋臂的電晶體操作於低頻切換狀態,亦即,與交流電源電壓基本上相同的操作頻率,降低了低頻橋臂之電晶體的切換頻率,減小了低頻橋臂之電晶體的切換損耗,提高了根據本發明實施例的電源電路的轉換效率。
本發明的一個實施例採用如金屬氧化物場效應電晶體MOSFET之類的電晶體來實現能量的傳遞,相對於二極體,諸如MOSFET之類的電晶體的導通電阻更低,導通損耗更小,並且在任一時刻,電路中最多有兩個裝置處於操
作狀態。因此,在高操作頻率、大操作電流的應用情況,本發明實施例的優點更加明顯。
圖2A所示之PFC電路,由四個電晶體S1、S2、S3和S4代替圖1A中相應的二極體組成橋臂電路,電晶體S1和S3構成高頻橋臂,操作於高頻切換狀態,電晶體S2和S4構成低頻橋臂,操作於低頻切換狀態,亦即,與交流電源基本相同的操作頻率。電感器L1係置於橋臂電路之前,交流電源的L端子透過電感器L1而被耦接到高頻橋臂電晶體S1和S3的共用點,交流電源的N端子係耦接到低頻橋臂電晶體S2和S4的共用點。圖2A中所示之電晶體為金屬氧化物場效應電晶體MOSFET,但在其他實施例中,可以採用任何其他合適的電晶體。當交流電源電壓操作於正半周期,低頻橋臂中的電晶體S2保持導通,高頻橋臂中的電晶體S1和S3操作於高頻切換狀態。當電晶體S1係導通時,交流電源透過電感器L1、電晶體S1和S2所組成的回路而給L1充電;當電晶體S1的導通時間達到恒定導通時間COT時,電晶體S1被關斷,電晶體S3被導通,交流電源透過電感器L1、電晶體S3和S2所組成的回路而給輸出電容器Co充電,同時給負載RL提供功率,電感器L1被放電。當交流電源操作於負半周期,電晶體S4保持導通。當電晶體S3導通時,交流電源透過電感器L1、電晶體S3和S4所組成的回路而給L1充電;當電晶體S3的導通時間達到恒定導通時間COT時,電晶體S3被關斷,電晶體S1被導通,交流電源透過電感器
L1、電晶體S1和S4所組成的回路而給輸出電容器Co充電,同時給負載RL提供功率,電感器L1被放電。
如圖4所示,附圖標記401所示為交流電源電壓波形,附圖標記402為流過電感器L1電流IL波形,附圖標記DS1、DS2、DS3和DS4分別為電晶體S1、S2、S3和S4的驅動波形,高位準控制電晶體導通,低位準控制電晶體關斷。在交流電源的正半周期,電晶體S2保持常開,在電晶體S1被導通、電晶體S3被關斷時間段,電感器電流IL以上升斜率而充電,在電晶體S3被導通、電晶體S1被關斷時間段,電感器電流IL以下降斜率而放電;在交流電源的負半周期,電晶體S4保持常開,在電晶體S3被導通、電晶體S1被關斷時間段,電感器電流IL以上升斜率而充電,在電晶體S1被導通、電晶體S3被關斷時間段,電感器電流IL以下降斜率而放電。
圖2B所示電路為圖2A中示出之電路的控制電路,取樣電路對流過母線208的電流進行檢測,以獲得到零電流檢測信號ZCD,並且對輸出電壓進行取樣,以獲得到輸出電壓取樣信號UF。信號ZCD和UF被共同耦接到邏輯控制電路202的輸入端,邏輯控制電路202基於上述輸入信號而產生信號H。根據本發明的一個實施例,邏輯控制電路202包括補償電路,補償電路包括運算放大器AMP、電阻器R1和電容器C1,對信號UF進行信號補償,補償信號係耦接到比較器Comp2的負輸入端。比較器Comp2的正輸入端係耦接到斜坡信號RAMP,根據補償信
號和斜坡信號的比較結果,以輸出恒定導通時間信號COT,信號COT係耦接到RS觸發器的重定端R,而為RS觸發器提供重定信號。信號ZCD係耦接到比較器Comp1的負輸入端,比較器Comp1的正輸入端係耦接到參考電壓VZ,其輸出端係耦接到RS觸發器的置位端S,而為RS觸發器提供置位元信號,RS觸發器的輸出端輸出驅動信號H。
電路203為差動取樣電路,對交流電源電壓進行取樣。交流電源的L端子係耦接到電阻器R6的第一端和電阻器R11的第一端,電阻器R6的第二端係耦接到運算放大器EA1的負輸入端和電阻器R5的第一端,電阻器R5的第二端係耦接到EA1的輸出端。電阻器R11的第二端係耦接到運算放大器EA2的正輸入端和電阻器R12的第一端,電阻器R12的第二端係耦接到地。交流電源的N端子係耦接到電阻器R7的第一端和電阻器R10的第一端,電阻器R7的第二端係耦接到運算放大器EA1的正輸入端和電阻器R8的第一端,電阻器R8的第二端係耦接到地。電阻器R10的第二端係耦接到運算放大器EA2的負輸入端和電阻器R9的第一端,電阻器R9的第二端係耦接到運算放大器EA2的輸出端。運算放大器EA1的輸出信號B為交流電源電壓之負半周期的取樣信號,運算放大器EA2的輸出信號A為交流電源電壓之正半周期的取樣信號。
如圖4所示,附圖標記401為交流電源電壓波形,信
號A與交流電源電壓之正半周期的波形成比例,信號B與交流電源電壓之負半周期的波形成比例。
電路204為低頻橋臂控制電路,為電晶體S2和S4提供控制信號。運算放大器EA1的輸出信號B係耦接到比較器Comp3的正輸入端,Comp3的負輸入端係耦接到參考電壓Vos1,Comp3的輸出信號C係耦接到功率驅動電路207的輸入端。運算放大器EA2的輸出信號A係耦接到比較器Comp4的正輸入端,Comp4的負輸入端係耦接到參考電壓Vos1,Comp4的輸出信號D係耦接到功率驅動電路207的輸入端。功率驅動電路207將輸入信號進行功率放大,輸出信號分別被耦接到相應的電晶體的門極,而為電晶體的導通和關斷提供足夠功率的驅動信號。
當交流電源操作於正半周期,在L端子處為正電壓,EA2的輸出信號A為正電壓,當信號A的電壓值高於參考電壓Vos1時,比較器Comp4的輸出信號D為高位準,經過功率驅動電路207的功率放大,提供足夠的驅動信號控制電晶體S2導通。當交流電源操作於負半周期,在N端子處為正電壓,EA1的輸出信號B為正電壓,當信號B的電壓值高於參考電壓Vos1時,比較器Comp3的輸出信號C為高位準,經過功率驅動電路207的功率放大,提供足夠的驅動信號控制電晶體S4導通。因此,電晶體S2和S4的操作頻率與交流電源電壓的頻率基本上相同。參考電壓Vos1為S2和S4的切換提供了死區時間,當信號A或B低於Vos1時,信號D或C為低位準,S2和S4不導
通,以確保橋臂不會發生直通。如圖3中所示信號A、B、C和D的波形,信號A高於Vos1時,信號D為高位準,信號B高於Vos1時,信號C為高位準,信號C和D之間有一段死區時間,以確保信號C和D不會重疊。
電路205和206構成高頻橋臂控制電路,而為電晶體S1和S3提供控制信號。邏輯控制電路202的輸出信號H係耦接到同步驅動器205的輸入端,同步驅動器205的Q+端子和Q-端子產生兩路互補的同步信號F和G,信號H的上升邊緣與信號G的下降邊緣有延遲時間TD1,信號H的下降邊緣與信號F的下降邊緣也有延遲時間TD1。信號F和G之間有死區時間TD2,以確保由S1和S3所組成的橋臂不會發生直通現象。信號F和G係耦接到信號選擇電路206,信號選擇電路206根據交流電源電壓操作於正半周期還是負半周期,以選擇正確的信號來控制電晶體S1和S3的導通和關斷。如圖2B所示之實施例,信號G係耦接到單刀雙擲開關SP1的第一端,信號F係耦接到單刀雙擲開關SP2的第一端,SP1和SP2的切換係由信號D所控制。開關SP1的第二端和開關SP2的第三端係耦接在一起,在共用點處輸出信號M。開關SP1的第三端和開關SP2的第二端係耦接在一起,在共用點處輸出信號N。
當交流電源操作於正半周期,信號D為高位準,信號M和N分別為信號G和F,亦即,M=G,N=F;當交流電源操作於負半周期,信號D為低位準,信號M和N分別為信號F和G,亦即,M=F,N=G。信號M係耦接到及
閘AD1的第一輸入端,及閘AD1的輸出信號係耦接到功率驅動電路207的輸入端,以控制電晶體S1的導通和關斷;信號N係耦接到及閘AD2的第一輸入端,及閘AD2的輸出信號係耦接到功率驅動電路207的輸入端,以控制電晶體S3的導通和關斷。信號C和D係耦接到或閘OR的兩個輸入端,或閘的輸出信號E為信號C和D的疊加,係耦接到及閘AD1的第二輸入端和及閘AD2的第二輸入端,在信號C和D的死區時間段,信號E為低位準,因此及閘AD1和AD2的輸出信號為低,電晶體S1和S3將被關斷;在信號C或D為高位準的時間段,信號E為高位準,及閘AD1和AD2將信號M和N傳送到功率驅動電路207。圖2B所示之實施例中的單刀雙擲開關僅為示例性的,本領域技術人員應該理解,可以採用其他方法來實現多路信號選擇的功能,而不限於圖2B中的電路。
在本發明的實施例中,在任一時刻,電路中最多有兩個電晶體處於操作狀態,並且其中一個橋臂的電晶體操作於低頻切換狀態,亦即,與交流電源電壓基本相同的操作頻率,降低了低頻橋臂電晶體的切換頻率,減小了低頻橋臂電晶體的切換損耗,進一步提高了根據本發明實施例的電源電路的轉換效率,尤其是在高操作頻率、大操作電流的應用情況,本發明實施例的優點更加明顯。
圖3A和圖3B所示者為根據本發明另一實施例的電源電路。圖3A所示之實施例還包括電流取樣電路209,電路209包括感測繞組T1和T2,分別被串聯於電晶體
S2和S4所在的支路,取樣流過電晶體S2和S4的電流,透過二極體D1和D2而將電流信號耦接到電阻器Rsen1,Rsen1的另一端係耦接到地,電阻器Rsen1兩端電壓即為電流取樣信號CS,將電流取樣信號CS耦接到邏輯控制電路202的輸入端。圖3A所示之實施例中的電流取樣電路209僅為示例性的,本領域技術人員應該理解,可以採用其他方法來實現電流取樣,而不限於圖3A中的電路。
在圖3B所示之實施例中,差動取樣電路203的輸出端還被耦接到求和電路209的輸入端。運算放大器EA1的輸出信號B係耦接到電阻器R16的第一端,運算放大器EA2的輸出信號A係耦接到電阻器R17的第一端,電阻器R16和R17的第二端係共同耦接到運算放大器EA3的正輸入端和電阻器18的第一端,電阻器R18的第二端係耦接到地。運算放大器EA3的輸出端耦接邏輯控制電路202的輸入端和電阻器R14的第二端,電阻器R14的第一端係耦接到運算放大器EA3的負輸入端和電阻器R15的第二端,電阻器R15的第一端係耦接到地。運算放大器EA3的輸出信號波形如圖4中信號Vin-rec所示,信號Vin-rec為信號A和B的疊加,稱為線電壓信號。邏輯控制電路202基於信號ZCD、UF、CS和Vin-rec產生驅動信號H。根據本發明的一個實施例,邏輯控制電路202包括補償電路,補償電路包括運算放大器AMP、電阻器R1和電容器C1,對信號UF進行信號補償,補償信號係耦接到乘法器的第一輸入端。乘法器的第二輸入端係耦接到信號
Vin-rec,乘法器將信號Vin-rec與補償信號相乘,以輸出預期值信號Vcom。預期值信號Vcom係耦接到比較器Comp2的負輸入端,比較器Comp2的正輸入端係耦接到電流取樣信號CS,將預期值信號Vcom和電流取樣信號CS相比較,比較器Comp2的輸出信號係耦接到RS觸發器的重定端R,而為RS觸發器提供重定信號。信號ZCD係耦接到比較器Comp1的負輸入端,比較器Comp1的正輸入端係耦接到參考電壓VZ,其輸出端係耦接到RS觸發器的置位端S,而為RS觸發器提供置位元信號,RS觸發器的輸出端輸出驅動信號H。
如圖3A所示之PFC電路,在電晶體S1的導通時間段,交流電源透過電感器L1、電晶體S1和S2所組成的回路而給L1充電;當電流取樣信號CS達到預期值Vcom時,電晶體S1被關斷,電晶體S3被導通,交流電源透過電感器L1、電晶體S3和S2所組成的回路而給輸出電容器Co充電,同時給負載RL提供功率,電感器L1被放電。在交流電源操作於負半周期,電晶體S4係保持導通,在電晶體S3被導通的時間段,交流電源透過電感器L1、電晶體S3和S4所組成的回路而給電感器L1充電;當電流取樣信號CS達到預期值Vcom時,電晶體S3被關斷,電晶體S1被導通,交流電源透過電感器L1、電晶體S1和S4所組成的回路而給輸出電容器Co充電,同時給負載RL提供功率,電感器L1被放電。
圖5所示之流程圖示出了根據本發明實施例的電源電
路的控制方法500。更具體而言,在步驟501,502和503,首先採用差動電路檢測交流電源電壓的操作狀態,以判斷交流電源電壓操作於正半周期還是負半周期,如果判斷出交流電源電壓操作於正半周期,在步驟504控制低頻橋臂中的電晶體S2保持導通,透過信號選擇電路將電晶體S1的控制信號M切換到信號G,將電晶體S3的控制信號N切換到信號F,以控制電晶體S1和S3的導通和關斷;如果判斷出交流電源電壓操作於負半周期,在步驟505,控制低頻橋臂中的電晶體S4保持導通,透過信號選擇電路將電晶體S1的控制信號M切換到信號F,將電晶體S3的控制信號N切換到信號G,以控制電晶體S1和S3的導通和關斷;如果交流電源電壓操作於正半周期和負半周期的過渡階段,在步驟506,將這段過渡時間設置為一段死區時間,電晶體S1、S2、S3和S4都處於關斷狀態,以確保S2和S4不會同時導通,並且繼續檢測交流電源電壓的操作狀態,在死區時間經過之後做出判斷。
根據本發明之實施例的電源電路,電晶體S1、S2、S3和S4與控制電路可以被集成在一起,而以積體電路形式來予以實現,或者控制電路以積體電路的形式來予以實現,電晶體S1、S2、S3和S4以分立元件來予以實現,或者電晶體S1、S2、S3和S4與控制電路都以分立元件來予以實現。
本發明的實施例中,在任一時刻,電路中最多有兩個電晶體處於操作狀態,並且其中一個橋臂的電晶體操作於
低頻切換狀態,亦即,與交流電源電壓基本相同的操作頻率,降低了低頻橋臂電晶體的切換頻率,減小了低頻橋臂電晶體的切換損耗,進一步提高了根據本發明實施例的電源電路的轉換效率,尤其是在高操作頻率、大操作電流的應用情況,本發明實施例的優點更加明顯。
以上對本發明的示出示例的描述,包括摘要中所描述者,並不希望是窮盡的或者是對所揭示的精確形式的限制。實際上,應當理解,特定電壓、電流、頻率、功率範圍值、時間等被提供用於說明目的,並且其他值也可以用在根據本發明所教導的其他實施例和示例中。說明書和申請專利範圍中的“第一”、“第二”、“第三”等僅用於區分不同的元件,而並非將其限制為以特定的順序被使用。本領域的技術人員應該理解,本發明的範圍由所附之申請專利範圍來予以限定。不脫離本發明的精神和原理的任何修改或局部替換,均應落入本發明的範圍之內。
101‧‧‧主電路
102‧‧‧邏輯控制電路
103‧‧‧分壓網路
201‧‧‧PFC電路
202‧‧‧邏輯控制電路
203‧‧‧差動取樣電路
204‧‧‧低頻橋臂控制電路
205‧‧‧同步驅動器
206‧‧‧信號選擇電路
207‧‧‧功率驅動電路
208‧‧‧母線
209‧‧‧電流取樣電路
參考附圖來描述本發明的非限制性並且非窮舉的實施方案和實施例,其中,若非另外指出,各個示圖中相同的標號指代相同的部件。
圖1A和圖1B示出的是現有的功率因數校正電路的示意圖。
圖2A和2B示出的是根據本發明一個實施例的電源電路的示意圖。
圖3A和3B示出的是根據本發明另一個實施例的電源電路的示意圖。
圖4示出的是根據本發明一個實施例的電源電路中各個信號的波形圖。
圖5示出的是根據本發明實施例的電源電路控制方法流程圖。
201‧‧‧PFC電路
208‧‧‧母線
Claims (17)
- 一種電源電路,將輸入的交流電源轉換成直流電源,包括:電感器;低頻橋臂,包括兩個操作於低頻切換狀態的電晶體,交流電源透過該電感器而被耦接到該低頻橋臂的該兩個電晶體之間的節點;高頻橋臂,包括兩個操作於高頻切換狀態的電晶體;線電壓檢測電路,係耦接到該交流電源,以檢測交流電源電壓的操作狀態;邏輯控制電路,基於取樣信號,以產生邏輯控制信號;低頻橋臂控制電路,基於該交流電源電壓的操作狀態,以控制該低頻橋臂之該等電晶體的導通和關斷;高頻橋臂控制電路,基於該邏輯控制信號,以控制該高頻橋臂之該等電晶體的導通和關斷。
- 如申請專利範圍第1項所述的電源電路,其中,該線電壓檢測電路包括差動電路,該差動電路包括第一運算放大器和第二運算放大器,該第一運算放大器輸出該交流電源電壓之負半周期的檢測信號,該第二運算放大器輸出該交流電源電壓之正半周期的檢測信號。
- 如申請專利範圍第2項所述的電源電路,還包括求和電路,將該交流電源電壓之該負半周期的檢測信號和該正半周期的檢測信號疊加,以輸出精準的全波整流信號 。
- 如申請專利範圍第2項所述的電源電路,其中,該低頻橋臂控制電路包括第一比較器,該第一比較器的正相輸入端係耦接到該第一運算放大器的輸出端,其負相輸入端係耦接到第一參考電壓,當該交流電源電壓之該負半周期的檢測信號高於該第一參考電壓時,該第一比較器輸出高位準;第二比較器,該第二比較器的正相輸入端係耦接到該第二運算放大器的輸出端,其負相輸入端係耦接到第二參考電壓,當該交流電源電壓之該正半周期的檢測信號高於該第二參考電壓時,該第二比較器輸出高位準。
- 如申請專利範圍第1項所述的電源電路,其中,該高頻橋臂控制電路包括同步驅動器,根據該邏輯控制信號,以輸出兩路互補的同步驅動信號。
- 如申請專利範圍第5項所述的電源電路,其中,該同步驅動信號滯後該邏輯控制信號一段延遲時間,該等同步驅動信號之間互相間隔一段死區時間。
- 如申請專利範圍第5或6項所述的電源電路,其中,該高頻橋臂控制電路還包括信號選擇電路,根據該交流電源電壓的操作狀態,將其輸出信號在該同步驅動信號之間做切換。
- 如申請專利範圍第1項所述的電源電路,其中,該電晶體為至少一個n型金屬氧化物半導體場效應電晶體。
- 如申請專利範圍第1項所述的電源電路,其中, 該低頻橋臂的該等電晶體操作於與該交流電源電壓基本上相同的頻率。
- 如申請專利範圍第1項所述的電源電路,其中,該邏輯控制電路基於對輸出電壓的取樣信號和對電感器中電流的取樣信號而產生邏輯控制信號。
- 如申請專利範圍第1項所述的電源電路,其中,該邏輯控制電路基於對輸出電壓的取樣信號、對電感器中電流的取樣信號和對低頻橋臂的電流取樣信號以及對線電壓的取樣信號而產生邏輯控制信號。
- 一種電源電路的控制方法,包括:採用差動電路來檢測交流電源電壓的操作狀態;基於取樣信號,以產生邏輯控制信號;控制一個橋臂的電晶體操作於高頻切換狀態;控制另一個橋臂的電晶體操作於低頻切換狀態,根據該交流電源電壓的操作狀態,以控制一個電晶體保持導通,另一個電晶體保持關斷。
- 如申請專利範圍第12項所述的方法,其中,該差動電路採用第一運算放大器和第二運算放大器分別輸出該交流電源電壓之負半周期的檢測信號和該交流電源電壓之正半周期的檢測信號。
- 如申請專利範圍第13項所述的方法,其中,將該交流電源電壓之該正半周期和該負半周期的檢測信號疊加,以獲得到全波整流信號。
- 如申請專利範圍第12項所述的方法,其中,透 過同步驅動器而將該邏輯控制信號轉換為兩路互補的同步驅動信號,該同步驅動信號滯後該邏輯控制信號一段延遲時間,該等同步驅動信號之間互相間隔一段死區時間。
- 如申請專利範圍第15項所述的方法,其中,根據該交流電源電壓的操作狀態,將該高頻橋臂之該等電晶體的驅動信號在該等同步驅動信號之間做切換。
- 如申請專利範圍第12項所述的方法,其中,該低頻橋臂的該等電晶體操作於與該交流電源電壓基本上相同的頻率。
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