具有能量补充电路的h桥电路及其控制方法

专利名称：具有能量补充电路的h桥电路及其控制方法
技术领域：
本发明公开了一种具有能量补充电路的H桥电路及其控制方法，尤其指一种具有 自举驱动电路的辅助能量补充电路的H桥电路及其控制方法。
背景技术：
在电源朝着高功率密度发展的今天，为了实现更高的效率，H桥功率因子校正 (PFC)电路因其较高的效率而具备了逐渐取代传统升压(boost)PFC电路的趋势。
例如对于图1所示的一种H桥PFC电路，因为省去了整流桥，所以其工作过程中的 通态损耗将小于传统升压PFC电路，即，传统的整流桥加上boost电路结构，因此可以显著 地提高系统效率。尤其在低压交流电压输入的情况下，因为此时通态损耗所占的比重比较 大，H桥PFC电路减少的损耗更加可观。 图1所示为公知的H桥PFC电路中的一种电路图，与传统的整流桥加上boost电 路的结构相比具有更高的效率。图1中的Vin为交流电源，Vout为输出电压，L为电感，Cl 为输出电容，Dl、 D2、 D3和D4为整流二极管，它们组成H桥的两个桥臂。Tl和T2为H桥 的两个开关元件，串联的Tl和T2组成一个双向开关，例如如图1中所示的两个反向串联 的M0SFET，它们的体二极管的阳极连接在一起，该双向开关连接至两个桥臂的中点A点和B 点，其中A点通过电感L连接至Vin， B点直接连接至Vin。 Tl禾P T2同时开通且同时关断。 当Tl和T2开通时，交流输入电压对电感L储能，此时D1、 D2、 D3和D4四个整流二极管关 断。当Tl和T2关断时，如果此时交流输入电压为A点大于B点，则Dl和D3导通，D2和D4 关断，电感L向输出电容CI输出能量。当Tl和T2关断时，如果此时交流输入电压为B点 大于A点，则D2和D4导通，Dl和D3关断，电感L同样向输出电容CI输出能量。
图1所示的电路中，两个开关Tl和T2的驱动是浮地的，可以采用传统自举驱动电 路来驱动，如图3(a)中虚线框1、2中的电路所示。图3(a)虚线框1中所示的是传统的自 举电路，该自举电路可由电容C2和C3以及自举开关元件如二极管D5组成。电容C3为自 举电容，该自举电容上的自举电压为两个开关的驱动提供能量。图3(a)虚线框2中所示的 是驱动电路，功能是给两个开关Tl和T2提供栅极脉冲信号，虚线框2中所示的驱动电路可 以为任何的驱动电路结构。在图3(a)所示的H桥电路中，当两个开关T1和T2关断时，S点 通过T2体二极管和二极管D3 (当交流输入电压为A点大于B点时)或者Tl体二极管和二 极管D4 (当交流输入电压为B点大于A点时)与G点相连，此时S点和G点形成相同电位， 二极管D5开通，储能电容C2中的能量通过二极管D5向自举电容C3充电。而当开关T1和 T2开通时，S点悬浮，靠前述过程中C3储存的能量来给图3(a)中虚线框2中所示的驱动电 路提供能量。 图2所示的电路为公知H桥电路中的另一种，C1和C4为输出电容，它们组成了一 个桥臂，整流二极管Dl和D4组成了另外一个桥臂。Tl和T2为两个开关元件，Tl和T2串 联组成一个双向开关，该双向开关连接至两个桥臂的中点A点和B点，其中A点通过电感L 连接至Vin， B点直接连接至Vin。 Tl和T2同时开通且同时关断，当Tl和T2开通时，交流输入电压对电感L储能，此时整流二极管Dl和D4关断。当Tl和T2关断时，如果此时交流 输入电压为A点大于B点，则Dl导通，D4关断，电感L向电容Cl输出能量。当Tl和T2关 断时，如果此时交流输入电压为B点大于A点，则D4导通，D1关断，电感L同样向输出电容 C4输出能量。 图2所示的电路中，两个开关的驱动也是浮地的，也可采用传统自举驱动电路来 驱动，如图3(b)中虚线框1、2中的电路所示。图3(b)虚线框l中所示的是传统的自举电 路，该自举电路可由储能电容C2、自举开关元件如二极管D5和自举电容C3组成。其中自举 电容C3为两个开关的驱动提供能量。图3(b)虚线框2中所示的是驱动电路，其功能是给 两个开关Tl和T2提供栅极脉冲信号，虚线框2中所示的驱动电路可以为任何的驱动电路 结构。图3 (b)所示的H桥PFC电路中，当Tl和T2关断时，S点通过Tl体二极管和D4 (当 交流输入电压为B点大于A点时)与G点相连，此时S点和G点形成相同电位，D5开通，C2 中的能量通过D5向C3充电。C3储存的能量来给图3(b)中虚线框2中所示的驱动电路提 供能量。 自举驱动电路能够正常工作的条件是有自举通路。图3(a)中所示的H桥电路在某 些情况下，其自举通路会丧失。例如，在空载、轻载或者交流输入电压过零点附近，因为没有 足够的电流促使桥臂上的二极管D3或D4导通，此时S点无法与G点形成等电位，因此自举 通路无法形成；C2中的能量无法通过D5向C3充电，C3得不到能量，无法给图3 (a)中虚线 框2中所示的驱动电路提供能量。另外，在图3(a)中所示的H桥PFC电路的启动阶段，也 可能出现自举通路丧失的情况。因为在启动之初，T1和T2不工作，交流输入电压通过D1、 D2、 D3和D4四个整流二极管来进行不控整流对Cl的充电。当Cl的电压充电到等于交流 输入电压的峰值时，D1、D2、D3和D4四个整流二极管的不控整流状态停止，D1、D2、D3和D4 四个整流二极管关断。如果此时自举电容C3上电压没有建立，即使此时辅助电源已经开始 工作，C2上电压已经建立，但因为D1、D2、D3和D4处于关断状态，自举通路不存在，C2无法 通过D5向C3充电，图3 (a)中虚线框2中所示的驱动电路无法得到能量来驱动开关Tl和 T2。 同样的问题也会出现在图3(b)所示的H桥电路中。 上述H桥电路主要应用于功率因子校正电路中，实际上H桥电路的应用不限于此， 只要在交流输入、直流输出的场合就可以应用H桥电路。但无论哪种场合，采用传统的自举 驱动方式来驱动H桥的开关元件都可能存在上述的问题。

发明内容
因此，发明人鉴于公知技术的缺点，思考改良发明的构想，终于发明出本申请的 "具有能量补充电路的H桥电路及其控制方法"。 本申请的主要目的在于提供一种具有辅助电路的H桥功率因子校正电路及其控 制方法，可以在H桥PFC电路的自举电容的电压不足的情况下，由该辅助电路为自举电路提 供能量的补充，以有效地提高自举电路的工作可靠性。 本申请的又一主要目的在于提供一种H桥电路，其包括交流电源，其具第一和第 二端；H桥，其包括第一和第二桥臂，该第一和该第二桥臂各包括第一端、第二端以及中点 端，其中该第一桥臂的该第一端连接至该第二桥臂的该第一端，该第一桥臂的该第二端连接至该第二桥臂的该第二端，该两中点端分别与该交流电源的该第一端和第二端连接；双 向开关，其连接至该两中点端；自举电路，其提供自举电压；驱动电路，其接收该自举电压， 用于驱动该双向开关；以及能量补充电路，其耦合于该H桥、该自举电路以及该驱动电路， 用于给该自举电路提供补充能量。 根据上述的构想，该自举电路包括具有第一端和第二端的自举电容，该自举电压 为该自举电容的电压。 根据上述的构想，该自举电路进一步包括具有第一端和第二端的自举开关和具有
第一端和第二端的储能电容，该储能电容的该第二端连接至该第一桥臂的该第二端以及该
第二桥臂的该第二端，该储能电容的该第一端连接至该自举开关的该第一端，该自举开关
的该第二端连接至该自举电容的该第一端，该自举电容的该第二端连接至该双向开关。 根据上述的构想，该能量补充电路包括第一端、第二端以及第三端，其中该第一端
和该第二端接收该交流电源，该第二端和该第三端连接至该自举电容并向该自举电容提供能量。 根据上述的构想，该能量补充电路包括开关元件并提供参考电压，该能量补充电 路通过比较该自举电压和该参考电压而控制该开关元件以给该自举电路提供补充能量。
根据上述的构想，当该自举电压小于该参考电压时，该开关元件导通，该能量补充 电路向该自举电路提供补充能量，而当该自举电压大于该参考电压时，该开关元件关断，以 使该能量补充电路停止向该自举驱动电路提供该补充能量。 根据上述的构想，该能量补充电路的该第一端连接至该H桥的该第一桥臂的该第 一端，该能量补充电路的该第二端连接至该自举电容的该第二端，以及该能量补充电路的 该第三端连接至该自举电容的该第一端。 根据上述的构想，该能量补充电路的该第一端连接至该H桥的该第一桥臂的该中 点端，该能量补充电路的该第二端连接至该自举电容的该第二端，以及该能量补充电路的 该第三端连接至该自举电容的该第一端。 根据上述的构想，该能量补充电路的该第一端连接至该H桥的该第二桥臂的中点 端，该能量补充电路的该第二端连接至该自举电容的该第二端，以及该能量补充电路的该 第三端连接至该自举电容的该第一端。 根据上述的构想，该双向开关包括第一开关及与该第一开关串联的第二开关。 根据上述的构想，该第一开关和该第二开关为两个反向串联的M0SFET。 根据上述的构想，该能量补充电路进一步包括各具有第一和第二端的第一和第二
电阻、具有阳极和阴极的二极管和具有第一、第二和控制端的开关元件，该第一和该第二电
阻的各第一端均连接于该能量补充电路的该第一端，该开关元件的该第一端连接于该第一
电阻的该第二端，该开关元件的该第二端连接于该能量补充电路的该第三端，该开关元件
的该控制端连接于该第二电阻的该第二端和该二极管的该阴极，该二极管的该阳极连接于
该能量补充电路的该第二端，该能量补充电路通过比较该自举电压和该二极管的稳压电压
值来控制该开关元件以给该自举电路提供补充能量。 根据上述的构想，该开关元件为第三开关，该能量补充电路进一步包括具有第一、 第二和控制端的第四开关，该第四开关的该第一端连接于该二极管的该阴极，该第四开关 的该第二端连接于该二极管的该阳极，该第四开关的该控制端接收该双向开关的控制信号，当该双向开关的该控制信号为高电位时，该第四开关导通；而当该双向开关的该控制信
号为低电位时，该第四开关关断，以使该能量补充电路成为可控的间歇性工作的电路。 根据上述的构想，该能量补充电路进一步包括具有第一和第二端的电阻、具有非
反向输入端、反向输入端和输出端的比较器、具有第一端和第二端的参考电压以及具有第
一、第二和控制端的开关元件，该电阻的该第一端连接于该能量补充电路的该第一端，该开
关元件的该第一端连接于该电阻的该第二端，该开关元件的该第二端连接于该能量补充电
路的该第三端和该比较器的该反向输入端，该开关元件的该控制端连接于该比较器的该输
出端，该参考电压的该第一端连接于该比较器的该非反向输入端，该参考电压的该第二端
连接于该能量补充电路的该第二端，该能量补充电路通过比较该自举电压和该参考电压来
控制该开关元件以给该自举电路提供补充能量。 根据上述的构想，该电路进一步包括具有第一端和第二端的输出电容，其中该第
一桥臂包括第一和第四二极管，该第二桥臂具有第二和第三二极管，每一该二极管具有阳
极和阴极，该第一二极管的该阴极连接于该第二二极管的该阴极和该输出电容的该第一
端，该第一二极管的该阳极和该第四二极管的该阴极连接在一起形成该第一桥臂的该中点
端，该第二二极管的该阳极和该第三二极管的该阴极连接在一起形成该第二桥臂的该中点
端，该第四二极管的该阳极连接该第三二极管的该阳极以及该输出电容的该第二端。 根据上述的构想，该第一桥臂包括第一和第二二极管，该第二桥臂具有第一和第
二输出电容，每一该二极管具有阳极和阴极，每一该电容具有第一端和第二端，该第一二极
管的该阴极连接于该第一输出电容的该第一端，该第一二极管的该阳极连接于该第二二极
管的该阴极以形成该第一桥臂的该中点端，该第一输出电容的该第二端连接于该第二输出
电容的该第一端以形成该第二桥臂的该中点端，该第二二极管的该阳极连接于该第二输出
电容的该第二端。 根据上述的构想，该电路为H桥功率因子校正电路。 本申请的下一主要目的在于提供一种H桥电路的控制方法，其中该电路包括具有双向开关的H桥、自举电路、驱动电路和能量补充电路，所述方法包括下列的步骤使该自举电路提供自举电压；使该驱动电路接收该自举电压，以驱动该双向开关；以及当该自举电压低于第一预定值时，透过该能量补充电路给该自举电路补充能量，使该自举电压提升至第二预定值。 根据上述的构想，该使该自举电压提升的步骤进一步包括下列的步骤当该自举电压下降至低于该第一预定值时，使该开关元件导通，给该自举电容充电；当该自举电容被充电至该自举电压大于该第二预定值时，使该开关元件关断；以及当该驱动电路消耗该自举电容能量，以致该自举电压再次下降至低于该第一预定值时，回到使该开关元件导通的步骤。 根据上述的构想，使该自举电压提升的步骤进一步包括下列的步骤当该双向开
关的该控制端的脉冲信号为高电位时，使该第四开关被导通，以使该第三开关被关断，进而
使该能量补充电路不工作；以及当该双向开关的该控制端的该脉冲信号为低电位时，使该
第四开关被关断，以使该第三开关被导通，进而使该能量补充电路开始工作。 根据上述的构想，当该能量补充电路不工作时，该自举电容上具备足够的能量以
驱动该驱动电路，而当该能量补充电路工作时，则通过回路给该自举电容充电。
为了使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例并配合所附图式来进行详细的说明。


图1 :其为显示公知的H桥PFC电路的电路 图2 :其为显示另一公知的H桥PFC电路的电路图； 图3(a):其为显示如图1所示的H桥PFC电路及其采用的自举浮地驱动电路的电路图； 图3(b):其为显示如图2所示的H桥PFC电路及其采用的自举浮地驱动电路的电路图； 图4(a):其为显示依据本发明构想的第一优选实施例的在如图1所示的H桥PFC电路中加入一个能量补充电路的电路示意图； 图4(b):其为显示依据本发明构想的第二优选实施例的在如图2所示的H桥PFC电路中加入一个能量补充电路的电路示意图； 图5 :其为显示依据本发明构想的第一优选实施例的在如图3(a)所示的H桥PFC电路中加入一个自举电路的能量补充电路的电路图； 图6 :其为显示依据本发明构想的第三优选实施例的在如图4(a)所示的H桥PFC电路中加入一个自举电路的能量补充电路并增加一个开关T4来减少该辅助供电电路的损耗的电路图； 图7 :其为显示当在如图3(a)所示的H桥PFC电路中加入的该自举电路无法正常工作时，电容C3上的电压VC3、T1或者T2栅极驱动信号Ves和D6上的电压VD6的波形图；以及 图8 :其为显示依据本发明构想的第四优选实施例的在如图4(a)所示的H桥PFC电路中加入一个自举电路的能量补充电路的电路图。
具体实施例方式
为了弥补上述缺陷，图4(a)和图4(b)为本发明提供了一种H桥电路中的浮地自举驱动电路的辅助能量供给电路，可以为自举电路提供辅助的能量补充路径，有效地提高自举电路的工作可靠性。图4(a)和图4(b)给出了本发明所涉及的给自举电路补充能量的一种辅助电路。 如图4(a)和图4(b)中虚线框3所示的电路为自举电路的能量补充电路，它是一个三端网络，包括输入端和输出端，其中输入端从外界例如交流市电输入端接收能量并给该三端网络提供能量，输出端则给自举电容提供能量。虚线框3中的三端网络由一个参考电压Vs和一个开关元件Ts组成。该三端网络的工作原理是将自举电容C3上的电压和参考电压Vs进行比较，根据比较结果控制Ts的开通或者关断。例如当C3上电压低于参考电压Vs时，三端网络开始工作并控制Ts开通，三端网络的输出端向C3输出能量；当C3上电压高于参考电压Vs时，此时三端网络不工作，即，三端网络控制Ts关断，三端网络的输出端不输出能量。虚线框3中的三端网络可以由不同的具体电路来实现。 这个三端网络的输入端可以有多种连接方法。在图4(a)中，"C"点和"S"点为输入端，"D"点和"S"点为输出端。当交流输入电压为A点大于B点时，三端网络的输入回路为A点->D1->C点-> 三端网络_>S点->T2体二极管_>B点。当交流输入电压为B点大于A点时，三端网络的输入回路为B点->D2->C点-> 三端网络_>S点->T1体二极管_>A点。 阿图4(b)中，"C"点和"S"点为三端网络输入端，"D"点和"S"点为输出端。当交流输入电压为A点大于B点时，三端网络的输入回路为A点->D1->C点-> 三端网络_>S点-〉T2体二极管》B点。 阿图4(a)和图4(b)中，三端网络输入端可以改为"A"点和"S"点，"D"点和"S"点为输出端。当交流输入电压为A点大于B点时，三端网络的输入回路为A点-〉三端网络_>S点_>T2体二极管_>B点。 阿图4(a)和图4(b)中，三端网络输入端也可以改为"B"点和"S"点，"D"点和"S"点为输出端。当交流输入电压为B点大于A点时，三端网络的输入回路为B点-> 三端网络_>S点_>T1体二极管_>A点。 阿图5中提供了虚线框3中三端网络的一种实施例，其中T3为开关元件，例如MOSFET，对应于图4(a)-(b)当中的Ts ;D6为稳压二极管。假设D6的稳压电压值为、，它对应于图4(a)-(b)中的参考电压Vs。 T3的栅极源级间开通门坎电压为Vgs—th，C2上电压为Vcc，图3(a)中虚线框2所示的驱动电路的有效高电位门坎电压为Von—th，也即当高于该门坎电压Von_th时，驱动电路才能正常工作。因此三端网络的设计需要同时满足两个条件VZ-Vgs_th < Vcc以及VZ-Vgs_th > Von_th。第一个条件是为了使图5中虚线框3所示的三端网络输出电压小于Vcc，以保证当图3(a)中虚线框1所示的自举电路正常工作时，图5中虚线框3所示的能量补充电路不工作。第二个条件是为了使图5中虚线框3所示的三端网络输出电压大于Von_th，以保证当图3(a)中虚线框1所示的自举电路不工作，而图5中虚线框3所示的能量补充电路工作时，图3 (a)中虚线框2所示的驱动电路得到足够高的电位以使该驱动电路正常工作。 图5中虚线框3所示的三端网络电路的工作原理如下 当某些情况下，例如当浮地自举驱动的自举通路被阻断，出现自举电容C3上电压下降时，将会造成C3上提供给驱动的能量不够。如果C3上电压不断下降， 一旦T3栅极源级间电压大于Vgs_th，就会使得T3开通，从而产生给C3充电的新回路。
当交流输入电压为A点大于B点时，给C3充电的新回路是A点->D1->R1->T3->C3->T2体二极管->B点。当交流输入电压为B点大于A点时，给C3充电的新回路则为B点->D2->R1->T3->C3->T1体二极管->A点。 C3被充电之后，C3上电压逐渐升高，T3栅极源级间电压逐渐变小，当T3栅极源级间电压小于Vgs_th时，T3关断。当驱动电路消耗C3上能量之后，C3上电压再次下降，不断重复上述过程。此时，图5中Rl、 R2、 C3、开关T3和稳压二极管D6相当于组成了一个稳压源，使C3上的电压维持在一个恒定的值。 而在自举电路能够正常工作的情况下，D5导通，C3上电压等于Vcc(忽略二极管D5的正向压降)。因为满足VZ-Vgs_th < Vcc，所以T3栅极源级间电压小于栅极源级间的开通门坎电压，T3维持关断，图5的虚线框3中所示的能量补充电路不工作，C3上所需能量全部由图3(a)的虚线框l中所示的自举电路提供。
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图5和图6的虚线框3中所示的能量补充电路设计需要满足VZ_Vgs_th < Vcc以及VZ-Vgs_th > Von_th两个条件以使能量补充电路和自举电路不通时向电容C3提供能量。为了使D6的稳压阀值更容易设计，图6的虚线框4中所示的电路是在图5的虚线框3基础上增加了开关T4。开关T4的作用是将原图5的虚线框3中所示的三端网络电路变为一个可控的间歇性工作的电路。T4的开关状态受T1或者T2的栅极源级信号控制。当T1或者T2的栅极源级脉冲信号为高电位时，开关T4开通；当Tl或者T2的栅极源级脉冲信号为低电位时，开关T4关断。因为当Tl或者T2的栅极脉冲信号为高电位时，就说明C3上的电压足够高，C3具备足够的能量来提供给图3(a)的虚线框2中所示的驱动电路。此时，将T4导通，稳压二极管D6上的电压被拉低为零，T3栅极源级间没有足够的压降，T3关断，三端网络电路3不工作。 根据上述的工作模式，图5的虚线框3中所示的三端网络电路变为一个被开关T4控制的间歇性工作的稳压源。因此D6的稳压阀值不一定需要满足VZ-Vgs_th < Vcc，给设计和产品化提供了方便。 另夕卜，图5的虚线框3中所示的能量补充电路在工作的过程中，当T3开通的时候，流过T3的电流会在Rl上产生损耗。上述的工作模式使得在保证驱动电路得到足够能量的同时，尽量减少T3的开通时间，从而在R1上就不会产生额外的损耗。当图3(a)的虚线框1中所示的自举电路不能正常工作的时候，C3上电压V。3， D6上电压VD6和Tl或者T2的栅极源级间信号Ves之间的关系如图7所示。从图7中可以看到，在t0 tl时刻，V^为高电位，T1、T2导通，此时由于T4导通，VD6被拉低到零，图5的虚线框3中所示的能量补充电路不工作；在tl t2时亥lj， Ves为低电位，Tl、 T2关断，VD6被逐渐充高，但此时T3还没有足够的栅极源级间压降，T3没有开通，图5虚线框3中所示的能量补充电路依然不工作；在t2 t3时亥lj， VD6被充高到能使T3具备足够的栅极源级间压降，T3开通，Vra被逐渐充高。在t3 t4时亥lj， Ves为高电位，VD6被拉低到零，图5的虚线框3中所示的能量补充电路不工作，V^逐渐下降。之后的时刻重复上述过程。图5的虚线框3中所示的能量补充电路依然不工作；因此在空载、轻载和交流电压过零点附近，因为T4的存在，图5的虚线框3中所示的能量补充电路工作在间歇性状态，损耗极小。相当于PFC电路在空载、轻载和交流电压过零点附近工作在间歇模式(burst mode)的状态，这对于减小固定损耗、提高轻载效率有很大意义。 在以上所描述的实施例中传统的自举电路和能量补充电路并不同时工作，实际在设计时，也可以同时工作，共同给自举电容C3提供能量，此时设计时不需要考虑条件VZ_Vgs_th < Vcc。 图8所示为本发明的另一种实施例，其中T3为受控开关，Vs为基准电压源，比较器将基准电压和对C3上的采样电压进行比较。当C3上的采样电压高于基准电压时，比较器输出低电位，控制T3关断，三端网络不给C3提供能量；当C3上的采样电压低于基准电压时，比较器输出高电位，控制T3开通。当交流输入电压为A点大于B点时，给C3的充电路径为A点->D1->C点->R1->T3->C3->T2体二极管->B点；当交流输入电压为B点大于A点时，给C3的充电路径为B点->D2->C点->R1->T3->C3->T1体二极管->A点。
综上所述，本发明公开了一种具有辅助电路的H桥电路及其控制方法，可以在H桥的自举电容的电压不足的情况下，由该辅助电路为自举电路提供能量的补充，以有效地提高自举电路的工作可靠性，因而确实有其进步性和新颖性。 因此，虽然本申请已通过上述的实施例被详细描述，本领域的技术人员可进行各种变化和更改，然而都不脱离如所附权利要求保护的范围。
权利要求
一种H桥电路，包括交流电源，其具有第一端和第二端；H桥，其包括第一桥臂和第二桥臂，所述第一桥臂和所述第二桥臂各包括第一端、第二端以及中点端，其中所述第一桥臂的所述第一端连接至所述第二桥臂的所述第一端，所述第一桥臂的所述第二端连接至所述第二桥臂的所述第二端，所述两中点端分别与所述交流电源的所述第一端和所述第二端连接；双向开关，其连接至所述两中点端；自举电路，其提供自举电压；驱动电路，其接收所述自举电压，用于驱动所述双向开关；以及能量补充电路，其耦合于所述H桥、所述自举电路以及所述驱动电路，用于给所述自举电路提供补充能量。
2. 如权利要求1所述的H桥电路，其中所述自举电路包括具有第一端和第二端的自举 电容，所述自举电压为所述自举电容的电压。
3. 如权利要求2所述的H桥电路，其中所述自举电路进一步包括具有第一端和第二端 的自举开关以及具有第一端和第二端的储能电容，所述储能电容的所述第二端连接至所述 第一桥臂的所述第二端和所述第二桥臂的所述第二端，所述储能电容的所述第一端连接至 所述自举开关的所述第一端，所述自举开关的所述第二端连接至所述自举电容的所述第一 端，所述自举电容的所述第二端连接至所述双向开关。
4. 如权利要求2所述的H桥电路，其中所述能量补充电路包括第一端、第二端以及第三 端，其中所述第一端和所述第二端接收所述交流电源，所述第二端和所述第三端连接至所 述自举电容并向所述自举电容提供能量。
5. 如权利要求4所述的H桥电路，其中所述能量补充电路包括开关元件并提供参考电 压，所述能量补充电路通过比较所述自举电压和所述参考电压而控制所述开关元件以给所 述自举电路提供补充能量。
6. 如权利要求5所述的H桥电路，其中当所述自举电压小于所述参考电压时，所述开关 元件导通，所述能量补充电路向所述自举电路提供补充能量，而当所述自举电压大于所述 参考电压时，所述开关元件关断，以使所述能量补充电路停止向所述自举驱动电路提供所 述补充能量。
7. 如权利要求4所述的H桥电路，其中所述能量补充电路的所述第一端连接至所述H 桥的所述第一桥臂的所述第一端，所述能量补充电路的所述第二端连接至所述自举电容的 所述第二端，以及所述能量补充电路的所述第三端连接至所述自举电容的所述第一端。
8. 如权利要求4所述的H桥电路，其中所述能量补充电路的所述第一端连接至所述H 桥的所述第一桥臂的所述中点端，所述能量补充电路的所述第二端连接至所述自举电容的 所述第二端，以及所述能量补充电路的所述第三端连接至所述自举电容的所述第一端。
9. 如权利要求4所述的H桥电路，其中所述能量补充电路的所述第一端连接至所述H 桥的所述第二桥臂的中点端，所述能量补充电路的所述第二端连接至所述自举电容的所述 第二端，以及所述能量补充电路的所述第三端连接至所述自举电容的所述第一端。
10. 如权利要求4所述的H桥电路，其中所述双向开关包括第一开关及与所述第一开关 串联的第二开关。
11. 如权利要求10所述的H桥电路，其中所述第一开关和所述第二开关为两个反向串 联的M0SFET。
12. 如权利要求4所述的H桥电路，其中所述能量补充电路进一步包括各具有第一端和 第二端的第一电阻和第二电阻、具有阳极和阴极的二极管以及具有第一端、第二端和控制 端的开关元件，所述第一 电阻和所述第二电阻的各所述第一端均连接于所述能量补充电路 的所述第一端，所述开关元件的所述第一端连接于所述第一电阻的所述第二端，所述开关 元件的所述第二端连接于所述能量补充电路的所述第三端，所述开关元件的所述控制端连 接于所述第二电阻的所述第二端和所述二极管的所述阴极，所述二极管的所述阳极连接于 所述能量补充电路的所述第二端，所述能量补充电路通过比较所述自举电压和所述二极管 的稳压电压值来控制所述开关元件以给所述自举电路提供补充能量。
13. 如权利要求12所述的H桥电路，其中所述开关元件为第三开关，所述能量补充电路 进一步包括具有第一端、第二端和控制端的第四开关，所述第四开关的所述第一端连接于 所述二极管的所述阴极，所述第四开关的所述第二端连接于所述二极管的所述阳极，所述 第四开关的所述控制端接收所述双向开关的控制信号，当所述双向开关的所述控制信号为 高电位时，所述第四开关导通；而当所述双向开关的所述控制信号为低电位时，所述第四开 关关断，以使所述能量补充电路成为可控的间歇性工作的电路。
14. 如权利要求4所述的H桥电路，其中所述能量补充电路进一步包括具有第一端和第 二端的电阻、具有非反向输入端、反向输入端和输出端的比较器、具有第一端和第二端的参 考电压以及具有第一端、第二端和控制端的开关元件，所述电阻的所述第一端连接于所述 能量补充电路的所述第一端，所述开关元件的所述第一端连接于所述电阻的所述第二端， 所述开关元件的所述第二端连接于所述能量补充电路的所述第三端和所述比较器的所述 反向输入端，所述开关元件的所述控制端连接于所述比较器的所述输出端，所述参考电压 的所述第一端连接于所述比较器的所述非反向输入端，所述参考电压的所述第二端连接于 所述能量补充电路的所述第二端，所述能量补充电路通过比较所述自举电压和所述参考电 压来控制所述开关元件以给所述自举电路提供补充能量。
15. 如权利要求1所述的H桥电路，进一步包括具有第一端和第二端的输出电容，其 中所述第一桥臂包括第一二极管和第四二极管，所述第二桥臂具有第二二极管和第三二极 管，每一所述二极管具有阳极和阴极，所述第一二极管的所述阴极连接于所述第二二极管 的所述阴极和所述输出电容的所述第一端，所述第一二极管的所述阳极和所述第四二极管 的所述阴极连接在一起形成所述第一桥臂的所述中点端，所述第二二极管的所述阳极和所 述第三二极管的所述阴极连接在一起形成所述第二桥臂的所述中点端，所述第四二极管的 所述阳极连接所述第三二极管的所述阳极以及所述输出电容的所述第二端。
16. 如权利要求1所述的H桥电路，其中所述第一桥臂包括第一二极管和第二二极管， 所述第二桥臂具有第一输出电容和第二输出电容，每一所述二极管具有阳极和阴极，每一 所述电容具有第一端和第二端，所述第一二极管的所述阴极连接于所述第一输出电容的所 述第一端，所述第一二极管的所述阳极连接于所述第二二极管的所述阴极以形成所述第一 桥臂的所述中点端，所述第一输出电容的所述第二端连接于所述第二输出电容的所述第一 端以形成所述第二桥臂的所述中点端，所述第二二极管的所述阳极连接于所述第二输出电 容的所述第二端。
17. 如权利要求1所述的H桥电路为H桥功率因子校正电路。
18. —种H桥电路的控制方法，其中所述H桥电路包括具有双向开关的H桥、自举电路、 驱动电路和能量补充电路，所述方法包括下列的步骤使所述自举电路提供自举电压；使所述驱动电路接收所述自举电压，以驱动所述双向开关；以及当所述自举电压低于第一预定值时，通过所述能量补充电路给所述自举电路补充能 量，使所述自举电压提升至第二预定值。
19. 如权利要求18所述的方法，其中所述H桥电路为如权利要求5所述的电路，而使所 述自举电压提升的所述步骤进一步包括下列的步骤当所述自举电压下降至低于所述第一预定值时，使所述开关元件导通，给所述自举电 容充电；当所述自举电容被充电至所述自举电压大于所述第二预定值时，使所述开关元件关 断；以及当所述驱动电路消耗所述自举电容能量，以致所述自举电压再次下降至低于所述第一 预定值时，回到使所述开关元件导通的所述步骤。
20. 如权利要求18所述的方法，其中所述H桥电路为如权利要求13所述的电路，而使 所述自举电压提升的所述步骤进一步包括下列的步骤当所述双向开关的所述控制端的脉冲信号为高电位时，使所述第四开关被导通，以使 所述第三开关被关断，进而使所述能量补充电路不工作；以及当所述双向开关的所述控制端的所述脉冲信号为低电位时，使所述第四开关被关断， 以使所述第三开关被导通，进而使所述能量补充电路开始工作。
21. 如权利要求20所述的方法，其中当所述能量补充电路不工作时，所述自举电容具 备足够的能量以驱动所述驱动电路，而当所述能量补充电路工作时，则通过一个回路给所 述自举电容充电。
全文摘要
本发明公开了一种H桥电路，包括交流电源，其具有第一和第二端；H桥，其包括第一和第二桥臂，该第一和该第二桥臂各包括第一、第二和中点端，其中该第一桥臂的该第一端连接至该第二桥臂的该第一端，该第一桥臂的该第二端连接至该第二桥臂的该第二端，该两中点端分别与该交流电源的该第一端和该第二端连接；双向开关，其连接至该两中点端；自举电路，其提供自举电压；驱动电路，其接收该自举电压，用于驱动该双向开关；以及能量补充电路，其耦合于该H桥、该自举电路和该驱动电路，用于给该自举电路提供补充能量。
文档编号H02M1/42GK101753007SQ20081017933
公开日2010年6月23日 申请日期2008年11月28日 优先权日2008年11月28日
发明者叶楠, 吴其昆, 应建平, 曾剑鸿, 金红元 申请人:台达电子工业股份有限公司