TWI384736B - 具電流檢測電路之無橋功率因數校正電路系統及其方法 - Google Patents

具電流檢測電路之無橋功率因數校正電路系統及其方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI384736B
TWI384736B TW098124008A TW98124008A TWI384736B TW I384736 B TWI384736 B TW I384736B TW 098124008 A TW098124008 A TW 098124008A TW 98124008 A TW98124008 A TW 98124008A TW I384736 B TWI384736 B TW I384736B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
coupled
diode
switch
resistor
current
Prior art date
Application number
TW098124008A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201103238A (en
Inventor
Hongjian Gan
Hongyuan Jin
Jianhong 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

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42—Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H02M1/4208—Arrangements for improving power factor of AC input
    • H02M1/4225—Arrangements for improving power factor of AC input using a non-isolated boost converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42—Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H02M1/4208—Arrangements for improving power factor of AC input
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies 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
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10—Efficient 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

具電流檢測電路之無橋功率因數校正電路系統及其方法
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H橋PFC電路系統中的電流檢測電路及其控制方法。
傳統的升壓型功率因數校正(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。隨著對轉換效率的要求提高，由傳統Boost PFC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Boost 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。H-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，用於接收一交流輸入電壓Vin與產生一直流輸出電壓Vo。
第二圖(a)與(b)分別顯示一如第一圖所示之H-PFC電路，在一個交流輸入電壓的工頻週期內，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，當該交流輸入電壓Vin正半週時，L1、D1、D4、Q1、Q2與CB組成一個升壓(Boost)電路，其中D4與Q2是常通。Q1開通時，電流流過L1、Q1與Q2返回；Q1關斷時，電流流過L1、D1、CB與D4返回。在第二圖(b)中，當該輸入電壓Vin負半週時，L1、D2、Q1、Q2、D3與CB組成另外一個Boost電路，其中Q1與D3是常通。Q2開通時，電流流過L1、Q1與Q2返回；Q2關斷時，電流流過L1、D3、CB與D2返回。該交流輸入電壓在正負半周時，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內的任何工作時刻，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」。
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，具一一次側繞組、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，一第一電阻，具一第一端與一第二端，其中該第一端耦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一端，以及一第二電阻，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。
根據上述之構想，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一輸出電容之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，該第一至該第四二極體各具一陽極與一陰極，該第一二極體之該陽極與該第二二極體之該陰極耦合於該第一中點，該第一二極體之該陰極與該第三二極體之該陰極耦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四二極體之該陰極耦合於該第二中點，該輸出電容之該第一端耦合於該第二換流器之該第一繞組與該第一輸出端，該第二二極體之該陽極與該第四二極體之該陽極耦合於該輸出電容之該第二端與該第二輸出端，該第一換流器之該一次側繞組耦合於該第二中點，該第二開關之該第一端耦合於該第一換流器之該一次側繞組，該第一開關之該第二端耦合於該第二開關之該第二端，該電感之該第一端耦合於該第一輸入端，該電感之該第二端耦合該第一中點，且該第二中點耦合於該第二輸入端。
根據上述之構想，該電流感測電路更包括各具一第一端與一第二端之一第三電阻和一第三開關，及各具一陽極與一陰極之一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五二極體之該陰極，該第一二次側繞組之該第二端耦合於該第三開關之該第一端，該第二二次側繞組之該第二端耦合於該第六二極體之該陰極，該第五二極體之該陽極耦合於該第六二極體之該陽極與該第三電阻之該第一端，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。
根據上述之構想，該電流感測電路更包括各具一第一端 與一第二端之一第三電阻和一第三與一第四開關，及各具一陽極與一陰極之一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五二極體之該陽極，該第一二次側繞組之該第二端耦合於該第三電阻之該第二端，該第二二次側繞組之該第二端耦合於該第六二極體之該陽極，該第五二極體之該陰極耦合於該第三開關之該第一端，該第六二極體之該陰極耦合於該四開關之該第一端，該第三開關之該第二端耦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，具一一次側繞組、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，且該第一換流器用於感測一流經該電感之第一電流。
根據上述之構想，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一輸出電容之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，該第一至該第四二極體各具一 陽極與一陰極，該第一二極體之該陽極與該第二二極體之該陰極耦合於該第一中點，該第一二極體之該陰極與該第三二極體之該陰極耦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四二極體之該陰極耦合於該第二中點，該輸出電容之該第一端耦合於該第二換流器之該第一繞組與該第一輸出端，該第二二極體之該陽極與該第四二極體之該陽極耦合於該輸出電容之該第二端與該第二輸出端，該第一換流器之該一次側繞組耦合於該第二中點，該第二開關之該第一端耦合於該第一換流器之該一次側繞組，該第一開關之該第二端耦合於該第二開關之該第二端，該電感之該第一端耦合於該第一輸入端，該電感之該第二端耦合該第一中點，且該第二中點耦合於該第二輸入端。
根據上述之構想，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，該電流感測電路更包括各具一第一端與一第二端之一第一至一第三電阻和一第三開關，及各具一陽極與一陰極之一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一電阻之該第一端與該第五二極體之該陰極，該第一二次側繞組之該第二端耦合於該第二二次側繞組之該第一端、該第一電阻之該第二端、該第二電阻之該第一端與該第三開關之該第一端，該第二二次側繞組之該第二端耦合於該第二電阻之該第二端與該第六二極體之該陰極，該第五二極體之該陽極耦合於該第六二極體之該陽極與該第三電阻之該第一端，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，該第一二次側與該第二二次側繞組各具一第一端與一第二端，該電流感測電路更包括各具一第一端與一第二端之一第一至一第三電阻和一第三與一第四開關，及各具一陽極與一陰極之一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一電阻之該第一端與該第五二極體之該陽極，該第一二次側繞組之該第二端耦合於該第二二次側繞組之該第一端、該第一電阻之該第二端、該第二電阻之該第一端與該第三電阻之該第二端，該第二二次側繞組之該第二端耦合於該第二電阻之該第二端與該第六二極體之該陽極，該第五二極體之該陰極耦合於該第三開關之該第一端，該第六二極體之該陰極耦合於該四開關之該第一端，該第三開關之該第二端耦合於該第四開關之該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，而該電流感測電路需進行一相位檢測。
本案之下一主要目的在於提供一種用於一無橋功率因數校正(PFC)電路系統的控制方法，其中該無橋PFC電路 系統包括一具一第一換流器之電流感測電路、一電感、一第一與一第二開關、一第一至一第四二極體和一輸出電容，該方法包含下列之步驟：(a)提供一交流輸入電壓，且該電壓位於一正半週；(b)當該第一與該第二開關導通時，使該電感、該第一與該第二開關和該第一換流器彼此串聯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一迴路之一第一電感電流；以及(c)當該第一與該第二開關關斷時，使該電感、該第一二極體、該輸出電容與該第四二極體串聯電連接以形成一第二迴路，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(b)更包括下列之步驟：(b1)提供該第一換流器之一二次側與一次側之匝數比(duty ratios)為n，且該第三電阻之一電阻值為R3；(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*(-n)*R3；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。
根據上述之構想，該第二迴路更包括該第二換流器串聯電連接於該第一二極體與該輸出電容，用於測量該第二電感電流，且該第一電感電流為一帶有正弦包絡線之鋸齒波。
根據上述之構想，該步驟(c)更包括下列之步驟：(c1)提供該第二換流器之一二次側與一次側之匝數比(duty ratios)為n，且該第三電阻之一電阻值為R3；(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、和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
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(a)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R1、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工頻週期之正半週的工作波形圖。閘極驅動信號Q1,Q2,Q3為開關Q1，Q2與Q3(其均為金氧半場效電晶體MOSFET)的閘極驅動信號的波形，iL為電感上的電流，I1為通過開關 管Q1與Q2的電流即CT1一次側的電流。第五圖(a)與(b)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輸入電壓的工頻週期之正半週的第一與第二工作階段的電路示意圖，展示了如第三圖(a)與(b)所示電路在該交流輸入電壓正半週時工作狀態的具體分析。該交流輸入電壓負半週時之電路工作狀態的分析等類似於正半週時。n是換流器CT1的二次側與一次側之匝數比(CT的一次側在主電路側，CT的二次側在採樣電路側)。
如第五圖(a)所示，在電路的第一工作階段，三個開關Q1，Q2與Q3同時導通，電流流經L、Q1，Q2與CT1返回。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_1的電流通過Q3，R3與D5返回，二次側的CT1_2上的電流則流經R2返回，所以採樣電阻R3上的電壓為-nIL R3 。
如第五圖(b)所示，是該H-PFC電路的第二工作階段。開關Q1、Q2與Q3同時關斷後，電流流經L、D1、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_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D1，D2，D3，D4 與電容CB之間，構成另一電流信號採樣電路，如第六圖(b)所示，為本發明之第二較佳實施例，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Q1，Q2與Q3同時導通時，如第五圖(a)所示，其與第一實施例相同。在MOSFET Q1，Q2與Q3同時關斷後，電流流經L、D1、CT2，CB與D4返回。在此期間CT2的電流為IL，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-nIL R3 ，如第六圖(b)所示。在開關Q1，Q2與Q3導通與關斷兩個時間內的電流信號採樣累加，形成電感上的電流信號。這樣我們僅僅利用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工作波形圖。第八圖則顯示一依據本發明構想之第二較佳實施例的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I1+I2為開關管Q1、Q2與Q3導通與關斷等兩個時間內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D6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R3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。
本發明利用上述該等電流檢測電路，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。
綜上所述，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，因而確實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。
第一圖：其係顯示一習知之H-PFC電路之電路圖；第二圖(a)與(b)：其係顯示一如第一圖所示之H-PFC電路在一個輸入電壓的工頻週期內之工作狀態；第三圖(a)與(b)：其係分別顯示一依據本發明構想之第一較佳實施例的H-PFC電路之主電路與電流檢測電路之電路圖； 第三圖(c)：其係顯示一如第三圖(b)所示之電流檢測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；第五圖(a)與(b)：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輸入電壓的工頻週期之正半週的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實施例的H-PFC電路之主電路與電流檢測電路之電路圖；第六圖(c)：其係顯示一如第六圖(b)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：其係顯示一依據本發明構想之第二較佳實施例的H-PFC電路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：其係顯示一依據本發明構想之第二較佳實施例的H-PFC電路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的電路示意圖；以及第九圖：其係顯示一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。

Claims (17)

  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一電感，用於接收一交流輸入電壓與產生一直流輸出電壓；以及一電流感測電路，包括：一第一換流器，具一一次側繞組、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；一第一電阻，具一第一端與一第二端，其中該第一端耦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一端；以及一第二電阻，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。
  2. 如申請專利範圍第1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一輸出電容之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，該第一至該第四二極體各具一陽極與一陰極，該第一二極體之該陽極與該第二二極體之該陰極耦合於該第一中點，該第一二極體之該陰極與該第三二極體之該陰極耦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四二極體之該陰極耦合於該第二中點，該輸出電容之該第一端耦合於該第二換流器之該一次側繞組與該第一輸出端，該第二二極體之該陽極與該第四二極體之該陽極耦合於該輸出電容之該第二端與該第二輸出端，該第一換流器之該一次側繞組耦合於該第二中點，該第二開關之該第一端耦合於該第一換流器之該一次側繞組，該第一開關之該第二端耦合於該第二開關之該第二端，該電感之該第一端耦合於該第一輸入端，該電感之該第二端耦合該第一中點，且該第二中點耦合於該第二輸入端。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之系統，其中該電流感測電路更包括各具一第一端與一第二端之一第三電阻和一第三開關，及各具一陽極與一陰極之一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五二極體之該陰極，該第一二次側繞組之該第二端耦合於該第三開關之該第一端，該第二二次側繞組之該第二端耦合於該第六二極體之該陰極，該第五二極體之該陽極耦合於該第六二極體之該陽極與該第三電阻之該第一端，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。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之系統，其中該第一電流為 一帶有正弦包絡線之鋸齒波。
  5. 如申請專利範圍第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。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之系統，其中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。
  7. 如申請專利範圍第2項所述之系統，其中該電流感測電路更包括各具一第一端與一第二端之一第三電阻和一第三與一第四開關，及各具一陽極與一陰極之一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五二極體之該陽極，該第一二次側繞組之該第二端耦合於該第三電阻之該第二端，該第二二次側繞組之該第二端耦合於該第六二極體之該陽極，該第五二極體之該陰極耦合於該第三開關之該第一端，該第六二極體之該陰極耦合於該四開關之該第一端，該第三開關之該第二端耦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。
  8. 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；以及 一電流感測電路，包括：一第一換流器，具一一次側繞組、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，且該第一換流器用於感測一流經該電感之第一電流。
  9. 如申請專利範圍第8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一輸出電容之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，該第一至該第四二極體各具一陽極與一陰極，該第一二極體之該陽極與該第二二極體之該陰極耦合於該第一中點，該第一二極體之該陰極與該第三二極體之該陰極耦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四二極體之該陰極耦合於該第二中點，該輸出電容之該第一端耦合於該第二換流器之該第一繞組與該第一輸出端，該第二二極體之該陽極與該第四二極體之該陽極耦合於該輸出電容之該第二端與該第二輸出端，該第一換流器之該一次側繞組耦合於該第二中點，該第二開關之該第一端耦合於該第一換流器之該一次側繞組，該第一開關之該第二端耦合於該第二開關之該第二端，該電感之該第一端耦合於該第一輸入端，該電感之該第二端耦合該第一中點，且該 第二中點耦合於該第二輸入端。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之系統，其中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，該電流感測電路更包括各具一第一端與一第二端之一第一至一第三電阻和一第三開關，及各具一陽極與一陰極之一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一電阻之該第一端與該第五二極體之該陰極，該第一二次側繞組之該第二端耦合於該第二二次側繞組之該第一端、該第一電阻之該第二端、該第二電阻之該第一端與該第三開關之該第一端，該第二二次側繞組之該第二端耦合於該第二電阻之該第二端與該第六二極體之該陰極，該第五二極體之該陽極耦合於該第六二極體之該陽極與該第三電阻之該第一端，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。
  11. 如申請專利範圍第10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。
  12. 如申請專利範圍第9項所述之系統，其中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，該電流感測電路更包括各具一第一端與一第二端之一第一至一第三電阻和一第三與一第四開關，及各具一陽極與一陰極之一 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一電阻之該第一端與該第五二極體之該陽極，該第一二次側繞組之該第二端耦合於該第二二次側繞組之該第一端、該第一電阻之該第二端、該第二電阻之該第一端與該第三電阻之該第二端，該第二二次側繞組之該第二端耦合於該第二電阻之該第二端與該第六二極體之該陽極，該第五二極體之該陰極耦合於該第三開關之該第一端，該第六二極體之該陰極耦合於該四開關之該第一端，該第三開關之該第二端耦合於該第四開關之該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，而該電流感測電路需進行一相位檢測。
  13. 一種用於一無橋功率因數校正(PFC)電路系統的控制方法，其中該無橋PFC電路系統包括一具一第一換流器之電流感測電路、一電感、一第一與一第二開關、一第一至一第四二極體和一輸出電容，且該第一換流器具一一次側繞組，該方法包含下列之步驟：(a)提供一交流輸入電壓，且該電壓位於一正半週；(b)當該第一與該第二開關導通時，使該電感、該第一與該第二開關和該第一換流器彼此串聯電連接以形成一第一迴路，且經由該第一換流器測量一流經該第一迴路之一第一電感電流；以及(c)當該第一與該第二開關關斷時，使該電感、該第一二極體、該輸出電容與該第四二極體串聯電連接以形成一第二迴路，且測量一流經該第二迴路之一第二電感電流。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之方法，其中該無橋PFC電路系統為一如申請專利範圍第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：(bi)提供該第一換流器之一二次側與一次側之匝數比(duty ratios)為n，且該第三電阻之一電阻值為R3；(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*(-n)*R3；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一二極體與該輸出電容，用於測量該第二電感電流，且該第一電感電流為一帶有正弦包絡線之鋸齒波。
  16. 如申請專利範圍第13項所述之方法，其中該無橋PFC電路系統為一如申請專利範圍第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：(c1)提供該第二換流器之一二次側與一次側之匝數比(duty ratios)為n，且該第三電阻之一電阻值為R3；(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。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之方法，其中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。
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 TW201103238A (en) 2011-01-16
TWI384736B true 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)

Families Citing this family (18)

* 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
CN102843025B (zh) 2012-08-06 2015-01-07 台达电子工业股份有限公司 用于pfc电路的控制电路、控制方法及电源系统
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
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
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

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060220628A1 (en) * 2005-03-31 2006-10-05 International Rectifier Corporation Current sense method for bridgeless boost (BLB) PFC circuit using single current transformer
TW200743925A (en) * 2006-05-30 2007-12-01 Delta Electronics Inc Bridgeless PFC converter with low common-mode noise and high power density

Family Cites Families (6)

* 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
US7269038B2 (en) * 2005-09-12 2007-09-11 Fairchild Semiconductor Corporation Vrms and rectified current sense full-bridge synchronous-rectification integrated with PFC
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

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060220628A1 (en) * 2005-03-31 2006-10-05 International Rectifier Corporation Current sense method for bridgeless boost (BLB) PFC circuit using single current transformer
TW200743925A (en) * 2006-05-30 2007-12-01 Delta Electronics Inc Bridgeless PFC converter with low common-mode noise and high power density

Also Published As

Publication number Publication date
TW201103238A (en) 2011-01-16
US20110013436A1 (en) 2011-01-20
US8773879B2 (en) 2014-07-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI384736B (zh) 具電流檢測電路之無橋功率因數校正電路系統及其方法
US7630221B2 (en) Bridgeless PFC circuit for CRM and controlling method thereof
US8625319B2 (en) Bridgeless PFC circuit for critical continuous current mode and controlling method thereof
EP2995963B1 (en) Current zero-cross detection device, signal acquisition circuit, and circuit system
Wei et al. A novel bridgeless buck-boost PFC converter
CN110212771B (zh) 用于控制开关转换器的控制模块以及方法
TW201304381A (zh) 電源電路及電源電路的控制方法
EP3043460A1 (en) Control device and method of totem-pole bridgeless pfc soft switch
WO2010131496A1 (ja) Ｐｆｃコンバータ
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
CN107632187A (zh) 半谐振电压转换器中的电流感测和过零检测
TWI685183B (zh) 混模式升壓型功因校正轉換器
CN109361314A (zh) 具有低电压应力的谐振开关电容变换器及其控制器
CN103412181B (zh) 用于升压型功率因数校正的电感电流过零检测电路
CN113067458B (zh) 一种应用于双向ac-dc变换器的电流采样电路
CN110308315A (zh) 一种电流互感器采样电路
CN114499116A (zh) 用于变换器的过零状态检测装置及变换器装置
WO2018173364A1 (ja) ブリッジレス力率改善回路
CN101236218B (zh) Ac/dc转换器中功率开关管漏端电压检测电路
CN116593938B (zh) 一种全桥llc谐振变换器开关管开路故障检测方法与电路
CN108418433A (zh) 一种llc谐振变换器及其控制电路、谐振电流采样电路
CN105896999B (zh) 一种由阻塞二极管和偏置二极管相组合的电流检测电路
Shao et al. Analog Based High Efficiency 2 KW Totem Pole PFC Converter Using Surface Mount SIC MOSFET's
CN113162421A (zh) 一种电源电路及电源设备
KR20200092611A (ko) 소프트 스위칭 셀을 사용한 인터리브드 부스트 컨버터의 동기 정류기 제어 장치