一種無(wú)橋pfc開(kāi)關(guān)電源電路的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種無(wú)橋PFC開(kāi)關(guān)電源電路，包括n路圖騰柱電路，圖騰柱電路包括第一MOS管、第二MOS管、第一電感、第二電感、第一二極管和第二二極管；第一MOS管漏極接第一二極管的陰極和直流輸出端的正極，第一MOS管的源極接第二MOS管漏極，第二MOS管的源極接第二二極管陽(yáng)極和直流輸出端的負(fù)極，第一二極管的陽(yáng)極接第二二極管的陰極；第一電感的第一端接交流輸入端的第一端，第一電感的第二端接第一MOS管的源極和第二電感的第一端，第二電感的第二端接第一二極管的陽(yáng)極；交流輸入端的第二端接第一輸出二極管的陽(yáng)極和第二輸出二極管的陰極，第一輸出二極管的陰極接直流輸出端的正極、第二輸出二極管的陽(yáng)極接直流輸出端的負(fù)極。本實(shí)用新型能夠提高開(kāi)關(guān)電源的PFC效率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種無(wú)橋PFG開(kāi)關(guān)電源電路[
技術(shù)領(lǐng)域
]
[0001]本實(shí)用新型涉及高頻開(kāi)關(guān)電源，尤其涉及一種無(wú)橋PFC開(kāi)關(guān)電源電路。[【背景技術(shù)】]
[0002]隨著開(kāi)關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展，由于輸入諧波電流限制，PFC(power factor correct1n，功率因數(shù)校正)電路成為開(kāi)關(guān)電源中不可缺少的一個(gè)部分，而開(kāi)關(guān)電源的體積要求越來(lái)越小，效率要求越來(lái)越高，以此來(lái)節(jié)省能源。
[0003]無(wú)橋PFC和交錯(cuò)并聯(lián)PFC電路因能比傳統(tǒng)單管有橋PFC提高效率，越來(lái)越受到人們重視。如果要提高效率，雙BOOST半無(wú)橋PFC是一個(gè)很好的選擇，典型拓?fù)湟?jiàn)圖1，但圖1所示的PFC電路采用雙電感，磁芯利用率較低，且可靠性較低，成本較高。
[0004]另外，交錯(cuò)并聯(lián)PFC電路也是一個(gè)很好的拓?fù)溥x擇，典型電路見(jiàn)圖2,但圖2所示的拓?fù)溥€存在二極管組成的輸入整流橋，效率不高。
[0005]圖3所示的基于雙向開(kāi)關(guān)的無(wú)橋PFC電路簡(jiǎn)捷，實(shí)用，但效率還可以提高。隨著技術(shù)發(fā)展。
[0006]新的交錯(cuò)圖騰柱無(wú)橋PFC拓?fù)浔贿M(jìn)一步提出，典型電路見(jiàn)圖4。圖4所示的PFC拓?fù)浼骖櫧诲e(cuò)并聯(lián)PFC和雙BOOST無(wú)橋PFC的優(yōu)點(diǎn)，效率很高，但是由于將M0S的體二極管用做PFC 的輸出二極管，反向恢復(fù)特性較差，所以功率難以做大。隨著功率器件的發(fā)展，這種交錯(cuò)圖騰柱無(wú)橋PFC拓?fù)溟_(kāi)關(guān)器件可以使用碳化娃M0S，減少反向恢復(fù)電流，但碳化娃M0S的體二極管正向壓降過(guò)大，一般大于4V，導(dǎo)致續(xù)流過(guò)程損耗過(guò)大，從而降低了效率。[
【發(fā)明內(nèi)容】
]
[0007]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能夠在保持PFC電路功率因數(shù)和可靠性基本不變的如提下，進(jìn)一步提尚PFC效率的無(wú)橋PFC開(kāi)關(guān)電源電路。
[0008]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是，一種無(wú)橋PFC開(kāi)關(guān)電源電路，包括交流輸入端、直流輸出端、第一輸出二極管和第二輸出二極管，第一輸出二極管的陰極接直流輸出端的正極、第二輸出二極管的陽(yáng)極接直流輸出端的負(fù)極，第二輸出二極管的陰極接第一輸出二極管的陽(yáng)極;包括n路圖騰柱電路，圖騰柱電路包括第一 M0S管、第二 M0S管、第一電感、第二電感、第一二極管和第二二極管;第一 M0S管漏極接第一二極管的陰極和直流輸出端的正極，第一 M0S管的源極接第二M0S管漏極，第二M0S管的源極接第二二極管陽(yáng)極和直流輸出端的負(fù)極，第一二極管的陽(yáng)極接第二二極管的陰極;第一電感的第一端接交流輸入端的第一端，第一電感的第二端接第一 M0S管的源極和第二電感的第一端，第二電感的第二端接第一二極管的陽(yáng)極;交流輸入端的第二端接第一輸出二極管的陽(yáng)極，n為大于等于1的整數(shù)。
[0009]以上所述的無(wú)橋PFC開(kāi)關(guān)電源電路，n大于等于1，圖騰柱電路之間錯(cuò)相360/n度。 [〇〇1〇]以上所述的無(wú)橋PFC開(kāi)關(guān)電源電路，包括輸出濾波電容，輸出濾波電容接直流輸出端的正極和負(fù)極之間。
[0011]以上所述的無(wú)橋PFC開(kāi)關(guān)電源電路，第一 M0S管和第二M0S管是碳化娃M0S管。
[0012]以上所述的無(wú)橋PFC開(kāi)關(guān)電源電路，第一二極管和第二二極管是快恢復(fù)二極管。
[0013]本實(shí)用新型的無(wú)橋PFC開(kāi)關(guān)電源電路解決了 PFC二極管反向恢復(fù)電流大的問(wèn)題，能夠保證在電路可靠性基本不變的前提下，進(jìn)一步提高PFC電路效率和功率密度，具有廣闊的應(yīng)用前景。[【附圖說(shuō)明】]
[0014]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。[0015 ]圖1是現(xiàn)有技術(shù)雙BOOST半無(wú)橋PFC的電路圖。
[0016]圖2是現(xiàn)有技術(shù)交錯(cuò)并聯(lián)PFC電路的電路圖。
[0017]圖3是現(xiàn)有技術(shù)基于雙向開(kāi)關(guān)的無(wú)橋PFC電路的電路圖。
[0018]圖4是現(xiàn)有技術(shù)交錯(cuò)圖騰柱無(wú)橋PFC電路的電路圖。
[0019]圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例1無(wú)橋PFC開(kāi)關(guān)電源電路的電路圖。
[0020]圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例1無(wú)橋PFC開(kāi)關(guān)電源電路的高頻開(kāi)關(guān)電流波形圖。[0021 ]圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例2無(wú)橋PFC開(kāi)關(guān)電源電路的電路圖。[〇〇22]圖8是本實(shí)用新型實(shí)施例3無(wú)橋PFC開(kāi)關(guān)電源電路的電路圖。[【具體實(shí)施方式】][〇〇23]本實(shí)用新型實(shí)施例1無(wú)橋PFC開(kāi)關(guān)電源電路的結(jié)構(gòu)和原理如圖5所示，包括交流輸入端、直流輸出端、輸出二極管D3、輸出二極管D4、輸出濾波電容Co和圖騰柱電路。[〇〇24]輸出二極管D3的陰極接直流輸出端的正極、輸出二極管D4的陽(yáng)極接直流輸出端的負(fù)極，輸出二極管D4的陰極接輸出二極管D3的陽(yáng)極。輸出濾波電容Co接直流輸出端的正極和負(fù)極之間。
[0025]圖騰柱電路包括M0S管Q11、M0S管Q12、電感L11、電感L12、快恢復(fù)二極管D11和快恢復(fù)二極管D12 J0S管Q11漏極接快恢復(fù)二極管D11的陰極和直流輸出端的正極，M0S管Q11的源極接M0S管Q12漏極，M0S管Q12的源極接快恢復(fù)二極管D12陽(yáng)極和直流輸出端的負(fù)極，快恢復(fù)二極管D11的陽(yáng)極接快恢復(fù)二極管D12的陰極。電感L11的第一端接交流輸入端的第一端， 第二端接M0S管Q11的源極和電感L12的第一端，電感L12的第二端接快恢復(fù)二極管D11的陽(yáng)極。交流輸入端的第二端接輸出二極管D3的陽(yáng)極。
[0026]其中，M0S管Q11和M0S管Q12是碳化娃M0S管。[〇〇27]當(dāng)輸入電壓正半周工作，Q12關(guān)斷時(shí)，由于電感L12的限流作用，流過(guò)電感L11的電流先通過(guò)Q11的體二極管釋放給電容Co，隨著電感L12電流的增加，Q11的體二極管電流漸漸減少，由于Q11體二極管正向壓降大于D11的正向壓降，最終Q11的體二極管電流減為零，電感L11電流全部通過(guò)二極管D11輸出到電容Co;Q12導(dǎo)通時(shí)，輸入電壓通過(guò)L11-Q12-D4給電感 L11充電，Q11的體二極管電流為零，快恢復(fù)二極管D11由于有電感L12的作用，反向恢復(fù)電流很小。
[0028]當(dāng)輸入電壓負(fù)半周工作時(shí)，Q11關(guān)斷時(shí)，由于電感L12的限流作用，電感L11的電流先通過(guò)Q12的體二極管釋放給電容Co，隨著電感L12電流的增加，Q12的體二極管電流漸漸減少，由于Q12體二極管正向壓降大于D12的的正向壓降，最終Q12的體二極管電流減為零，電感L11電流全部通過(guò)二極管D12輸出到電容Co;Qll導(dǎo)通時(shí)，輸入電壓通過(guò)L1-Q1-D3給電感 L11充電，Q12的體二極管電流為零，快恢復(fù)二極管D12由于有電感L12的作用，反向恢復(fù)電流很小。[〇〇29]這樣就避免了 M0S管Q11，Q12體二極管的反向恢復(fù)電流，可以進(jìn)一步提高圖騰柱 PFC電路的開(kāi)關(guān)頻率，提尚了圖騰柱PFC開(kāi)關(guān)電源電路的效率。
[0030]本實(shí)用新型實(shí)施例2無(wú)橋PFC開(kāi)關(guān)電源電路的結(jié)構(gòu)和原理如圖7所示，與實(shí)施例1不同的是，包括兩路圖騰柱電路，兩路圖騰柱電路之間錯(cuò)相180度。
[0031]第1路圖騰柱電路:M0S管Q11，Q12,電感L11，L12,快恢復(fù)二極管D11，D12,第2路圖騰柱電路:M0S管Q21，Q22,電感L21，L22,快恢復(fù)二極管D21，D22,輸出濾波電容Co。[〇〇32] 第1路圖騰柱PFC工作時(shí):[〇〇33]當(dāng)輸入電壓正半周工作時(shí)，Q12關(guān)斷時(shí)，由于電感L12的限流作用，電感L11的電流先通過(guò)Ql 1的體二極管釋放給電容Co，隨著電感L12電流的增加，Ql 1的體二極管電流漸漸減少，由于Q11體二極管正向壓降大于D11的的正向壓降，最終Q11的體二極管電流減為零，電感L11電流全部通過(guò)二極管D11輸出到電容Co;Q12導(dǎo)通時(shí)，輸入電壓通過(guò)L11-Q12-D4給電感 L11充電，Q11的體二極管電流為零，快恢復(fù)二極管D11由于有電感L12的作用，反向恢復(fù)電流很小。[〇〇34]當(dāng)輸入電壓負(fù)半周工作時(shí)，Q11關(guān)斷時(shí)，由于電感L12的限流作用，電感L11的電流先通過(guò)Q12的體二極管釋放給電容Co，隨著電感L12電流的增加，Q12的體二極管電流漸漸減少，由于Q12體二極管正向壓降大于D12的的正向壓降，最終Q12的體二極管電流減為零，電感L11電流全部通過(guò)二極管D12輸出到電容Co;Qll導(dǎo)通時(shí)，輸入電壓通過(guò)L1-Q1-D3給電感 L11充電，Q12的體二極管電流為零，快恢復(fù)二極管D12由于有電感L12的作用，反向恢復(fù)電流很小。[〇〇35] 第2路圖騰柱PFC工作原理同第1路圖騰柱PFC工作原理。[〇〇36]這樣就大大減緩了 M0S管叭1，〇12,〇21，〇22體二極管的反向恢復(fù)電流，可以進(jìn)一步提尚圖騰柱PFC電路的開(kāi)關(guān)頻率，提尚了圖騰柱PFC開(kāi)關(guān)電源電路的效率。[〇〇37]本實(shí)用新型實(shí)施例2無(wú)橋PFC開(kāi)關(guān)電源電路的結(jié)構(gòu)和原理如圖7所示，與實(shí)施例1不同的是，包括n路圖騰柱電路，圖騰柱電路之間360/n度。[〇〇38] 第1路圖騰柱電路:M0S管Q11，Q12,電感L11，L12,快恢復(fù)二極管D11，D12,第2路圖騰柱電路:M0S管Q21，Q22,電感L21，L22,直到第n路圖騰柱電路:M0S管Qnl，Qn2,電感Lnl， Ln2，快恢復(fù)二極管Dnl，Dn2，輸出濾波電容Co。[〇〇39] 第1路圖騰柱PFC工作時(shí):[〇〇4〇]當(dāng)輸入電壓正半周工作時(shí)，Q12關(guān)斷時(shí)，由于電感L12的限流作用，電感L11的電流先通過(guò)Ql 1的體二極管釋放給電容Co，隨著電感L12電流的增加，Ql 1的體二極管電流漸漸減少，由于Q11體二極管正向壓降大于D11的的正向壓降，最終Q11的體二極管電流減為零，電感L11電流全部通過(guò)二極管D11輸出到電容Co;Q12導(dǎo)通時(shí)，輸入電壓通過(guò)L11-Q12-D4給電感 L11充電，Q11的體二極管電流為零，快恢復(fù)二極管D11由于有電感L12的作用，反向恢復(fù)電流很小。
[0041]當(dāng)輸入電壓負(fù)半周工作時(shí)，Q11關(guān)斷時(shí)，由于電感L12的限流作用，電感L11的電流先通過(guò)Q12的體二極管釋放給電容Co，隨著電感L12電流的增加，Q12的體二極管電流漸漸減少，由于Q12體二極管正向壓降大于D12的的正向壓降，最終Q12的體二極管電流減為零，電感L11電流全部通過(guò)二極管D12輸出到電容Co;Qll導(dǎo)通時(shí)，輸入電壓通過(guò)L1-Q1-D3給電感 L11充電，Q12的體二極管電流為零，快恢復(fù)二極管D12由于有電感L12的作用，反向恢復(fù)電流很小。[〇〇42] 第2至第n路圖騰柱PFC工作原理同第1路圖騰柱PFC工作原理。[〇〇43] 這樣就大大減緩了 M0S管叭1，〇12,〇21，〇22."如1，〇112體二極管的反向恢復(fù)電流， 可以進(jìn)一步提尚圖騰柱PFC電路的開(kāi)關(guān)頻率，提尚了圖騰柱PFC開(kāi)關(guān)電源電路的效率。
[0044]本實(shí)用新型以上實(shí)施例采用碳化硅M0S作為開(kāi)關(guān)管，同時(shí)用一個(gè)電感串聯(lián)一個(gè)快恢復(fù)二極管并聯(lián)在碳化硅M0S兩端，由于快恢復(fù)二極管的導(dǎo)通壓降在IV左右，在續(xù)流過(guò)程中，開(kāi)始時(shí)通過(guò)SIC M0S的體二極管續(xù)流，由于其導(dǎo)通電壓4V遠(yuǎn)大于IV，其續(xù)流電流很快轉(zhuǎn)移到電感和快恢復(fù)二極管支路，由于其較低的導(dǎo)通壓降，提高了效率;當(dāng)BOOST的SIC再次導(dǎo)通時(shí)，由于快恢復(fù)二極管串聯(lián)的電感，使得快恢復(fù)二極管在電流過(guò)零情況下自然關(guān)斷，有效解決該快恢復(fù)二極管極管反向恢復(fù)問(wèn)題;這種方式一方面利用了 SIC的快速開(kāi)關(guān)性能，體二極管的反向恢復(fù)小，體二極管壓降大，同時(shí)快恢復(fù)二極管的壓降低的特點(diǎn)，同時(shí)避免了快恢復(fù)二極管的反向恢復(fù)特性，從而使得開(kāi)關(guān)損壞很低，可以進(jìn)一步提高PFC開(kāi)關(guān)頻率和效率， 提高整機(jī)功率密度。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種無(wú)橋PFC開(kāi)關(guān)電源電路，包括交流輸入端、直流輸出端、第一輸出二極管和第二 輸出二極管，第一輸出二極管的陰極接直流輸出端的正極、第二輸出二極管的陽(yáng)極接直流 輸出端的負(fù)極，第二輸出二極管的陰極接第一輸出二極管的陽(yáng)極;其特征在于，包括n路圖 騰柱電路，圖騰柱電路包括第一MOS管、第二MOS管、第一電感、第二電感、第一二極管和第二 二極管;第一 MOS管漏極接第一二極管的陰極和直流輸出端的正極，第一 MOS管的源極接第 二MOS管漏極，第二MOS管的源極接第二二極管陽(yáng)極和直流輸出端的負(fù)極，第一二極管的陽(yáng) 極接第二二極管的陰極;第一電感的第一端接交流輸入端的第一端，第一電感的第二端接 第一 MOS管的源極和第二電感的第一端，第二電感的第二端接第一二極管的陽(yáng)極;交流輸入 端的第二端接第一輸出二極管的陽(yáng)極，n為大于等于1的整數(shù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)橋PFC開(kāi)關(guān)電源電路，其特征在于，n大于等于1，圖騰柱電路 之間錯(cuò)相360/n度。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)橋PFC開(kāi)關(guān)電源電路，其特征在于，包括輸出濾波電容，輸出 濾波電容接直流輸出端的正極和負(fù)極之間。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)橋PFC開(kāi)關(guān)電源電路，其特征在于，第一MOS管和第二MOS管是碳化硅MOS管。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)橋PFC開(kāi)關(guān)電源電路，其特征在于，第一二極管和第二二極管是快恢復(fù)二極管。
【文檔編號(hào)】H02M7/217GK205610494SQ201620283748
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年4月7日
【發(fā)明人】阮世良, 林勝洋
【申請(qǐng)人】深圳市高斯寶電氣技術(shù)有限公司