专利名称：用于临界连续电流模式的无桥功率因数校正电路及其方法
技术领域：
本发明涉及一种用于临界连续电流模式(Critical Continuous CurrentMode)的无桥功率因数校正电路(Bridgeless PFC Circuit)及其控制方法，可用以解决无桥PFC的 临界连续电流模式的控制问题。
背景技术：
传统的升压型(Boost)PFC电路中整流桥损耗成为整个开关电源的主要损耗之 一。随着对转换效率的要求提高，由传统Boost PFC拓扑衍生而来的无桥Boost拓扑逐渐成 为研究的热点。它略掉了传统Boost PFC前端的整流桥，因而减少了一个二极管的通态损 耗，提高了效率。H-功率因数校正(H-PFC)是一种适用于中、大功率的无桥PFC拓扑(参见 图1)。在图1中，该无桥PFC接收输入电压Vin与产生一输出电压Vtj，且包括二极管D1-D4, 开关Q1-Q2,电感L与输出电容CB。在中、小功率应用中，工作于临界连续电流模式下的传统Boost PFC拓扑，因其结 构简单，稳定性好，开关应力小得到了广泛的应用。在临界连续电流模式中，电感电流下降 到零以后开通金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)。因为这时整流管的电流也为零，所以 没有升压整流二极管的反向恢复损耗，这一模式下的工作效率较高。PFC将调整这些三角波 的幅度以使得线圈电流平均为(整流后的)正弦波(参见图2，其中的三角波区域的意义及 波形与横座标等的名称均如该图所示，在此不再赘述)。在传统Boost PFC中，通常用检测Boost电感辅助绕组电压的方法判断电感电流 归零的时间，从而实现临界连续电流模式控制。电感辅助绕组的极性与电感相反，MOSFET 导通时，辅助绕组电压为负值，且与整流后的交流电压幅值成比例；MOSFET关断时，其上电 压感应为正值，与输出电压和整流后交流电压的差值成比例，当电感电流归零时，MOSFET 输出杂散电容和Boost电感谐振，辅助绕组电压谐振下降，当其低于IC设定的门槛电压 (threshold voltage)时，产生导通MOSFET的信号，这样就可以实现临界连续电流模式控 制(参见图3)。这种方法已经为许多IC采用，例如L6561、FAN7528、NCP1606与UCC38050 等。在图3中，该PFC接收输入电压Vin与产生一输出电压V。，且包括二极管D1-D6，电阻 R1-R6 及 Rzm，开关 S1，集成电路(IC :FAN7529，具端点M0T、C0MP、CS、INV、ZCD 与 Vcc)、电感 L1及辅助绕组Naux，以及电容C1-C2与Ctj，其中GND为接地端。图4(a)_(b)分别显示一已知的H-PFC电路在一个工作频率周期的正、负半周的工 作状态的电路示意图。图4(a)-(b)所包含的元件与图1中者相同，其中Q1和Q2的驱动信 号同相。输入电压正半周时，L、D^ D4、Q^Q2与Cb组成一个Boost电路，其中D4与Q2是常 通。Q1导通时，电流流过L、Q1与Q2返回谇关断时，电流流过LDpCb与D4返回。输入电 压负半周时，1^、02、01、02、03与(；组成另外一个Boost电路，其中Q1与D3是常通。Q2导通 时，电流流过L、Q1与Q2返回；Q2关断时，电流流过L、D3、Cb与D2返回。输入电压在正负半 周时，LA1与Q2上的电流方向是相反的。由于D3与D4钳制交流到Boost输出电容Cb，可以 获得与传统Boost PFC电路相同的共模杂讯。由于在一个开关周期内电流只经过两个半导体器件，减小了导通损耗。图5是利用电流互感器实现临界连续电流模式控制的H-PFC电路。除与图1相同 的部分外，其尚包括一 RS触发器，一比较器、一误差放大器EA与两个电流互感器CT1-CTy 由于H-PFC电路在输入电压正负半周时共对应了两个电流支路，所以必须以对应的两个电 流互感器CT1-CT2采样电感电流，在电感电流归零时导通MOSFET以实现临界连续电流模式 控制。MOSFET的关断时刻由斜波信号(ramp signal)和电压误差放大器EA的输出信号 Vcomp决定。图6是图5所示电路的控制信号波形图，其包括电感电流(信号)、电流互感器信 号、斜波(信号)A1驱动(信号)与Q2驱动(信号)。由于电感电流信号是通过电流互感 器采样得到的，其幅值随着输入交流电压的高低、输出负载的轻重变化。当电感电流幅值很 小时，该信号易被杂讯干扰，使MOSFET的导通产生误动作，丧失零电压导通条件；当输 入电 压很高时，电感电流的下降斜率很缓慢，由于检测阈值(threshold value)很小，在电感电 流降到零之前，MOSFET被导通，这样使导通损耗增加。职是之故，发明人鉴于已知技术的缺陷，乃思及改良发明的意念，终能发明出本案 的“用于临界连续电流模式的无桥功率因数校正电路及其控制方法”。
发明内容
本案的主要目的在于提供一种利用检测电感辅助绕组来得到电感电流过零点检 测信号的控制方法，从而控制H-PFC以临界连续电流模式工作。该控制方法无需检测电 感电流，能够获得与交流输入电压和输出负载无关的电感电流过零点检测信号，从而使 MOSFET动作准确，以减小导通损耗，没有升压整流二极管的反向恢复损耗，提高效率。本案的又一主要目的在于提供一种无桥功率因数校正电路，包含一交流电源，具 一第一与一第二端，一第一与一第二桥臂，该第一与该第二桥臂各包含一第一端、一第二端 及一中点，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，该第二桥臂的该中点与该交流电源的该第二端连接， 一可双向流动电流的开关模组，连接至该两中点，一电感，具一第一端与一第二端，其中该 第一端耦合于该交流电源的该第一端，且该第二端耦合于该第一桥臂的该中点，以及一第 一辅助绕组，磁性耦合于该电感。根据上述的构想，该电路更包括一第二辅助绕组，其中该第一辅助绕组具一第一 端，用于产生一第一感测电压，一第二辅助绕组，磁性耦合于该电感，且具一第一端用于产 生一第二感测电压。根据上述的构想，该电路更包括一信号处理电路，用于通过累加该第一与该第二 感测电压，产生一电感电流检测信号，其为一电感电流过零点检测信号，并据以控制该可双 向流动电流的开关模组。根据上述的构想，该电路更包括具一第一端与一第二端的一输出电容，其中该第 一桥臂包括一第一与一第二二极管，该第二桥臂具一第三与一第四二极管，每一该二极管 具一阳极与一阴极，该第一二极管的该阴极连接于该第三二极管的该阴极与该输出电容 的该第一端，该第一二极管的该阳极连接该第二二极管的该阴极，形成该第一桥臂的该中 点，该第三二极管的该阳极连接该第四二极管的该阴极，形成该第二桥臂的该中点，且该第四二极管的该阳极连接该第二二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，该可双向流动电流的开关模组包含一第一开关及一与该第一开关串联的第二开关，且接收一驱动信号，该第一辅助绕组与该第二辅助绕组更分别包括一 第二端，该第一辅助绕组的该第二端与该第二辅助绕组的该第二端均用于接地，该第一辅 助绕组的一极性与该第二辅助绕组的一极性均与该电感的一极性相反，且该感测电路更包 括一第一电阻，具一第一端与一第二端，其中该第一端耦合于该第一辅助绕组的该第一端， 一第二电阻，具一第一端与一第二端，其中该第一端耦合于该第二辅助绕组的该第一端，一 第一电容，具一第一端与第二端，其中该第一端耦合于该第一电阻的该第二端，且该第二端 接地，一第二电容，具一第一端与第二端，其中该第一端耦合于该第二电阻的该第二端，且 该第二端接地，一第五二极管，具一阳极与一阴极，其中该阳极耦合于该第一电容的该第一 端，一第六二极管，具一阳极与一阴极，其中该阳极耦合于该第二电容的该第一端，一第三 电阻，具一第一端与一第二端，其中该第一端耦合于该第五二极管的该阴极与该第六二极 管的该阴极，用于输出该电感电流检测信号，且该第二端耦合于该第二电容的该第二端，一 第三开关，具一第一端、一第二端与一控制端，其中该第一端耦合于该第三电阻的该第一 端，该第二端接地，一第四电阻，具一第一端与一第二端，其中该第一端耦合于该第三开关 的该控制端，一第三电容，具一第一端与一第二端，其中该第一端耦合于该第四电阻的该第 一端，且该第二端耦合于该第四电阻的该第二端与接地，以及一第七二极管，具一阳极与一 阴极，其中该阳极接收该驱动信号，且该阴极耦合于该第三电容的该第一端。根据上述的构想，其中该第一开关及该第二开关分别包括一第一端、一第二端、一 控制端、具一阳极且并联电连接于该第一端与该第二端的一体二极管与并联电连接于该体 二极管的一杂散电容，该第一开关的该体二极管的该阳极耦合于该第二开关的该体二极管 的该阳极，该第一开关的该第二端耦合于该第一二极管的该阳极，且该第二开关的该第二 端耦合于该第三二极管的该阳极。根据上述的构想，该无桥功率因数校正电路为一 H-功率因数校正电路(H-PFC circuit)，且当该电感电流检测信号的一值为一预设值时，导通该双向开关可双向流动电 流的开关模组。根据上述的构想，该电路更包括一控制电路，包括一误差放大器，接收一参考电压 与该无桥功率因数校正电路所产生的一输出电压回馈信号，且用以产生一第一输出信号， 一比较器，接收该第一输出信号与一外加的斜坡信号，且用以产生一第二输出信号，以及一 触发器，具一第一输入端、一第二输入端与一输出端，其中该第一输入端接收该电感电流检 测信号，该第二输入端接收该第二输出信号，该输出端产生一驱动信号，且该驱动信号用于 驱动该可双向流动电流的开关模组。根据上述的构想，该触发器为一 RS触发器。本案的次一主要目的在于提供一种无桥功率因数校正电路，包含一交流电源，具 一第一与一第二端，一第一与一第二桥臂，该第一与该第二桥臂各包含一第一端、一第二端 及一中点，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，该第二桥臂的该中点与该交流电源的该第二端连接， 一可双向流动电流的开关模组，连接至该两中点，一电感，具一第一端与一第二端，其中该 第一端耦合于该交流电源的该第一端，且该第二端耦合于该第一桥臂的该中点，以及一感测电路，磁性耦合于该电感。根据上述的构想，该电路更包括一信号处理电路，其中该感测电路为一辅助绕组， 用于产生一感测电压，而该信号处理电路通过处理该感测电压，产生一电感电流检测信号， 其为一电感电流过零点检测信号，并据以控制该可双向流动电流的开关模组。根据上述的构想，该电路更包括具一第一端与一第二端的一输出电容，其中该第 一桥臂包括一第一与一第二二极管，该第二桥臂具一第三与一第四二极管，每一该二极管 具一阳极与一阴极，该第一二极管的该阴极连接于该第三二极管的该阴极与该输出电容 的该第一端，该第一二极管的该阳极连接该第二二极管的该阴极，形成该第一桥臂的该中 点，该第三二极管的该阳极连接该第四二极管的该阴极，形成该第二桥臂的该中点，且该第 四二极管的该阳极连接该第二二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，该可双向流动电流的开关模组包含一第一开关及一与该第一开 关串联的第二开关，且接收一驱动信号，该辅助绕组具一第一端与一第二端，该辅助绕组的 一极性与该电感的一极性相反，且该感测电路更包括一第一电阻，具一第一端与一第二端， 其中该第一端耦合于该辅助绕组的该第一端，一第二电阻，具一第一端与一第二端，其中该 第一端耦合于该辅助绕组的该第二端，一第五二极管，具一阳极与一阴极，其中该阳极耦合 于该第一电阻的该第二端，一第六二极管，具一阳极与一阴极，其中该阳极耦合于该第二电 阻的该第二端，一第三电阻，具一第一端与一第二端，其中该第一端耦合于该第五二极管的 该阴极与该第六二极管的该阴极，且用于输出该电感电流检测信号，一第三开关，具一第一 端、一第二端与一控制端，其中该第一端耦合于该第六二极管的该阳极，该第二端接地，以 及一第四开关，具一第一端、一第二端与一控制端，其中该第一端耦合于该第五二极管的该 阳极，该第二端耦合于该第三开关的该第二端与该第三电阻的该第二端。根据上述的构想，该无桥功率因数校正电路为一 H-功率因数校正电路(H-PFC circuit)，且当该电感电流检测信号的一值为一预设值时，导通该可双向流动电流的开关 模组。根据上述的构想，该电路更包括一控制电路，包括一误差放大器，接收一参考电压 与该无桥功率因数校正电路所产生的一输出电压回馈信号，且用以产生一第一输出信号， 一比较器，接收该第一输出信号与一外加的斜坡信号，且用以产生一第二输出信号，以及一 触发器，具一第一输入端、一第二输入端与一输出端，其中该第一输入端接收该电感电流检 测信号，该第二输入端接收该第二输出信号，该输出端产生一驱动信号，且该驱动信号用于 驱动该可双向流动电流的开关模组。本案的另一主要目的在于提供一种无桥功率因数校正电路，包含一第一与一第二 输出端和一第一与一第二电源输入端，一电感，两个开关桥和一输出电容，该两开关桥和该 输出电容连接在该第一与该第二输出端之间，每一开关桥包括两串联开关，该两开关桥各 具一该两串联开关的中点，该两中点其中之一通过该电感连接到该第一电源输入端，另一 中点连接到该第二电源输入端，一可双向流动电流的开关模组，连接于该两中点，以及一第 一辅助绕组，耦合于该电感。根据上述的构想，该电路更包括一第二辅助绕组与一信号处理电路，其中该第一 辅助绕组磁性耦合于该电感，且产生一第一感测信号，该第二辅助绕组磁性耦合于该电感， 且产生一第二感测信号，该两串联开关是两个二极管，该信号处理电路通过累加该第一与该第二感测信号产生一控制信号，其为一电流过零点信号，并据以控制该可双向流动电流的开关模组。本案的下一主要目的在于提供一种用于一无桥功率因数校正电路的控制方法，其 中该电路具有一可双向流动电流的开关模组，一电感及耦合于该电感的一第一辅助绕组与 一第二辅助绕组，且该方法包含下列的步骤使该第一辅助绕组产生一第一感测电压；使 该第二辅助绕组产生一第二感测电压；运用该第一与该第二感测电压以产生一电感电流检 测信号；以及当该电感电流检测信号的一值为一预设值时，导通该可双向流动电流的开关 模组。根据上述的构想，该第一辅助绕组的一极性与该电感的一极性相反，且该第二辅 助绕组的一极性亦与该电感的该极性相反。本案的又一主要目的在于提供一种用于一无桥功率因数校正电路的控制方法，其 中该电路具有一可双向流动电流的开关模组，一电感及耦合于该电感的一辅助绕组，且该 方法包含下列的步骤使该辅助绕组产生一感测电压；运用该感测电压以产生一电感电流 检测信号；以及当该电感电流检测信号的一值为一预设值时，导通该可双向流动电流的开 关模组。根据上述的构想，该辅助绕组的一极性与该电感的一极性相反。为了让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并 配合所附附图，作详细说明如下
图1为显示一已知的H-PFC电路的电路图；图2为显示一工作于临界连续电流模式下的电感电流波形图；图3为显示一已知的Boost PFC电路中通过检测Boost电感的辅助绕组电压来实 现临界连续电流模式控制的电路示意图；图4(a)_(b)为分别显示一已知的H-PFC电路在一个工作频率周期的正、负半周的 工作状态的电路示意图；图5为显示利用电流互感器来实现临界连续电流模式控制的已知的H-PFC电路的 电路示意图；图6为显示如图5所示电路的工作波形图；图7为显示一依据本发明构想的第一较佳实施例利用一个辅助绕组来实现临界 连续电流模式控制的H-PFC电路的电路图；图8为显示如图7所示，输入电压正半周的电路的工作波形图；图9(a)_(d)为分别显示如图7所示电路在图8中当输入电压正半周时其四个不 同工作状态下的开关状态和电流流向的电路示意图；图10为显示一依据本发明构想的第二较佳实施例利用两个辅助绕组来实现临界 连续电流模式控制的H-PFC电路的电路图；图11为显示如图10所示，输入电压正半周的电路的工作波形图；以及图12(a)-(d)为分别显示如图10所示电路在图11中当输入电压正半周时，其四 个不同工作状态下的开关状态和电流流向的电路示意图。
具体实施例方式图7显示一依据本发明构想的第一较佳实施例利用一个辅助绕组实现临界连续 电流模式控制的H-PFC电路。耦合于电感L的辅助绕组L1所感应的电压为Vauxl,由于输入 电压在正负半周时，对应于电感L的电压是相反的，而辅助绕组L1所感应的电压Vauxl与电 感L的电压也是相反的。在输入电压正半周时，Q3 —直导通，让辅助绕组L1 端通过R2 与Q3连接到地。在输入电压负半周时，Q4 —直导通，让辅助绕组L1WA端通过R1与Q4连 接到地。最终的检测信号Vzm送入IC (例如L6561、FAN7528、NCP1606与UCC38050等ZCD 端，图7中未显示，可参考图3)。图8显示如图7所示电路的工作波形，其中k为电感L上的电流，Ves为MOSFET Q1 与Q2的栅极驱动信号，Vauxi为辅助绕组L1的电压，Vzcd是电感过零点电流检测信号，Vds为 MOSFET Q1的漏极(drain)与源极(source)之间电压。图9 (a)、图9 (b)、图9 (c)与图9 (d)显示如图7所示电路在图8中当输入电压正 半周时四个不同工作状态下的开关状态和电流流向。输入电压负半周时电路工作状态的分 析等同于正半周时。Q3则是一直导通。 请参看图9(a)，在如图7所示电路的第一工作阶段，其工作波形如图8中t0_tl阶 段所示。两个MOSFET 01与02同时导通，电流流经L、Q1;Q2返回。在此期间电感电流线性上 升。电感L上的电压为Vin，辅助绕组L1感应的电压Vauxl是-IiVin(η是辅助绕组L1与电感L 的匝数比)。由于Vauxl是负电压，Q4的寄生二极管、R2与R1，经过Q3构成一个回路，Vaux2 = 0V,所以二极管D5与D6断开，而Vzm仅仅通过R3连接到GND，因此Vzm = 0V。在此阶段初
2Ρ L
始，该检测信号触发MOSFET (^与02驱动信号，经过Q1="^厂(其中Pqut为输出功率，Vac
为交流输入电压，L为电感值，而η是主电路的转换效率)，MOSFET Q1与Q2关断。请参看图9(b)，在如图7所示电路的第二工作阶段，其工作波形如图8中tl_t2阶 段所示。两个MOSFET Q1与Q2同时关断后，电流流经L、Dp Cb与D4返回。在此期间电感L 的电压是V。ut_Vin，电感电流线性下降至零。辅助绕组L1所感应的电压Vauxl是n(V。ut-Vin)。
由于Vauxl是正电压，Q3> R2> L1, R1, D5与R3构成一个回路，Q4和D6断开= &+》"/-。请参看图9(c)，在如图7所示电路的第三工作阶段，其工作波形如图8中t2_t3阶 段所示。电感L的电流到零点后整流二极管D1与D4自然关断，不产生反向恢复电流。Ql的 杂散电容Qbsi放电，与电感L通过Vin谐振(Q2的杂散电容则为Cres2)。该阶段辅助绕组L1 感应的电压Vauxl谐振下降，在该阶段结束时,Vauxl的幅值为一预设值。由于Vauxl是正电压， Q3> R2^L1, R1,D5与R3构成一个回路，Q4和D6断开，由于该检测端电容的存在，该检测端电压 值仍然大于导通MOSFET Q1与Q2所需要的检测阈值。请参看图9(d)，在如图7所示电路的第四工作阶段，其工作波形如图8中t3_t4阶 段所示。Q1的杂散电容Cresi与电感L1通过Vin继续谐振。该阶段电流路径与前一阶段相同。 电感L的辅助绕组L1感应的电压Vauxl为负值，经过RCV2的延时(其中R为R3的电阻值，C 为Vzm部分的寄生电容)，该电压值低于导通MOSFET Q1与Q2所需要的检测阈值，MOSFET Q1 与Q2导通，正半周的四个工作阶段结束。图7电路中由一个电感辅助绕组电压累加得来的信号杂讯容限高，从而使MOSFET动作准确，使导通损耗减小。另外，与图5电路中由两个电流互感器累加得来的信号相比，图7电路中得来的信号幅值稳定，与负载无关，但是Q3，Q4的信号来自于对输入电压的相位 检测，来控制Q3，Q4,增加电路的复杂性。图10显示一依据本发明构想的第二较佳实施例利用电感L的两个辅助绕组L1与 L2实现临界连续电流模式控制的H-PFC电路。电感L的辅助绕组L1所感应的电压Vauxl和 电感L的辅助绕组L2所感应的电压Vaux2分别经过相同的电阻礼、R2，相同的电容Cp C2，相同的二极管D5、D6，及R3与Q3来得到导通的检测信号，与前述第一较佳实施例相比，第二较 佳实施例无需输入电压的相位检测，电子电路比较简单。图11显示如图10所示电路的工作波形，其中k为电感L上的电流，Vgsqi, Vese2是 MOSFET Q1与Q2的驱动信号，Vese3是MOSFET Q3的驱动信号，Vauxi为辅助绕组L1的电压，Vaux2 为辅助绕组L2的电压，Vzm为电感过零点电流检测信号，Vds为MOSFET Q1的drain与source 之间电压。图12 (a)、图12(b)、图12(c)与图12(d)显示了如图10所示电路在输入电压正半周时四个不同工作状态下的开关状态和电流流向。输入电压负半周时电路工作状态对应于 其正半周时。请参看图12(a)，在如图10所示电路的第一工作阶段，其工作波形如图11中
to-tl阶段所示。两个MOSFET Q1与Q2同时导通，电流流经LQ1与Q2返回。在此期间电感电
流线性上升。电感L上感应的电压为Vin (输入电压)，辅助绕组L1感应的电压Vauxl是-IiVin ；
辅助绕组L2感应的电压Vaux2是IiVin (辅助绕组L1与电感L的匝数比为n，辅助绕组L2与电
感L的匝数比亦为η)，此时Q3与Q1是一样的信号，Q3 —直导通，所以过零点电流的检测信号为0V。在此阶段初始，该检测信号触发MOSFETQi与Q2的驱动信号，经过
厂的时 间之后，MOSFET Q1与Q2关断。请参看图12(b)，在如图10所示电路的第二工作阶段，其工作波形如图11中 tl-t2阶段所示。两个MOSFET 01与02同时关断后，电流流经1^、01、(；与04返回。在此期间 电感电压是V。ut (输出电压)_Vin，电感电流线性下降至零。辅助绕组L1感应的电压Vauxl是 η (Vout-Vin)；辅助绕组L2感应的电压Vaux2是-n (Vout-Vin)。在MOSFETQi与Q2关断时，Vauxl由 负电压变正电压，Vaux2由正电压变负电压，为了避免这时对
信号检测的影响，加入了 Q3 驱动的延时(如图10与图12(a)中所示，Vqi为Q1的驱动信号，Vqii则为Q3的驱动信号)。
在Q3关断以后，由于D5的存在，过零点检测信号Vzm由Vauxl决定。在此阶段’其
中iPEAK是电感电流的峰值。请参看图12(c)，在如图10所示电路的第三工作阶段，其工作波形如图11中 t2-t3阶段所示。电感电流到零点后整流二极管D1与D4自然关断，不产生反向恢复电流。 Q1的杂散电容Qbsi放电，与电感L通过Vin谐振。该阶段，电感L的辅助绕组L2感应的电压 Vaux2为负电压，由于D6钳位，所以对Vzm没有影响。电感L的辅助绕组L1感应的电压Vauxl 谐振下降，该阶段结束时幅值为一预设值。Vauxl与Vaux2这两个电压信号分别经过相同的电 阻值R累加(R为R3的电阻值)，由于该检测端电容的存在，该检测端电压值仍然大于导通
MOSFET Q1与Q2所需要的检测阈值。在此阶段
,其中Cqss为杂散电容Cqssi的电容值。请参看图12(d)，在如图10所示电路的第四工作阶段，其工作波形如图11中 t3-t4阶段所示。Q1的杂散电容Cresi与电感L通过Vin继续谐振。该阶段电流路径与前一 阶段相同。电感L的辅助绕组L2感应的电压Vaux2是零；电感L的辅助绕组L1感应的电压 Vauxl谐振下降为负值，该阶段结束时幅值接近于-n (Vin-Vsi-V111)，其中Vsi为Q1的源极电压， Vdi为Q1的漏极电压，对应于Q1的源极与漏极之间电压Vdsi接近于零。这两个电压信号累 力口，经过RC/2的延时，该电压值低于导通MOSFET Q 1与Q2所需要的检测阈值，MOSFET Q1与
Q2导通，正半周的四个工作阶段结束。在此阶段人 综上所述，本发明利用检测电感辅助绕组来得到电感电流归零点检测信号，从而 控制H-PFC以临界导通模式工作。该控制方法无需检测电感电流，能够获得与交流输入 电压和输出负载无关的电感电流归零点检测信号，从而使MOSFET动作准 确，以减小导通损 耗，没有升压整流二极管的反向恢复损耗，提高效率，而具有其进步性与新颖性。是以，纵使本案已由上述的实施例所详细叙述而可由熟悉本技艺的人士任施匠思 而为诸般修饰，然皆不脱如权利要求所欲保护者。
权利要求
一种无桥功率因数校正电路，其特征在于，包含一交流电源，具一第一与一第二端；一第一与一第二桥臂，该第一与该第二桥臂各包含一第一端、一第二端及一中点，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，该第二桥臂的该中点与该交流电源的该第二端连接；一可双向流动电流的开关模组，连接至该两中点；一电感，具一第一端与一第二端，其中该第一端耦合于该交流电源的该第一端，且该第二端耦合于该第一桥臂的该中点；以及一第一辅助绕组，磁性耦合于该电感。
2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，该可双向流动电流的开关模组包含一第一 开关及一与该第一开关串联的第二开关，该第一开关的第一端耦接于第一桥臂中点，该第 二开关的第一端耦接于第二桥臂中点，该第一开关的第二端与该第二开关的第二端耦接。
3.如权利要求1所述的电路，其特征在于，该电路更包括一第二辅助绕组，其中该第一 辅助绕组具一第一端，用于产生一第一感测电压，该第二辅助绕组，磁性耦合于该电感，且 具一第一端用于产生一第二感测电压。
4.如权利要求3所述的电路，其特征在于，该电路更包括一信号处理电路，用于通过累 加该第一与该第二感测电压，产生一电感电流检测信号，其为一电感电流过零点检测信号， 并据以控制该可双向流动电流的开关模组。
5.如权利要求1所述的电路，其特征在于，该电路更包括具一第一端与一第二端的一 输出电容，其中该第一桥臂包括一第一与一第二二极管，该第二桥臂具一第三与一第四二 极管，每一该二极管具一阳极与一阴极，该第一二极管的该阴极连接于该第三二极管的该 阴极与该输出电容的该第一端，该第一二极管的该阳极连接该第二二极管的该阴极，形成 该第一桥臂的该中点，该第三二极管的该阳极连接该第四二极管的该阴极，形成该第二桥 臂的该中点，且该第四二极管的该阳极连接该第二二极管的该阳极以及该输出电容的该第二端。
6.如权利要求5所述的电路，其特征在于，该可双向流动电流的开关模组接收一驱动 信号，该第一辅助绕组与该第二辅助绕组更分别包括一第二端，该第一辅助绕组的该第二 端与该第二辅助绕组的该第二端均用于接地，该第一辅助绕组的一极性与该第二辅助绕组 的一极性均与该电感的一极性相反，且该感测电路更包括一第一电阻，具一第一端与一第二端，其中该第一端耦合于该第一辅助绕组的该第一端；一第二电阻，具一第一端与一第二端，其中该第一端耦合于该第二辅助绕组的该第一端；一第一电容，具一第一端与第二端，其中该第一端耦合于该第一电阻的该第二端，且该 第二端接地；一第二电容，具一第一端与第二端，其中该第一端耦合于该第二电阻的该第二端，且该 第二端接地；一第五二极管，具一阳极与一阴极，其中该阳极耦合于该第一电容的该第一端； 一第六二极管，具一阳极与一阴极，其中该阳极耦合于该第二电容的该第一端；一第三电阻，具一第一端与一第二端，其中该第一端耦合于该第五二极管的该阴极与 该第六二极管的该阴极，用于输出该电感电流检测信号，且该第二端耦合于该第二电容的 该第二端；一第三开关，具一第一端、一第二端与一控制端，其中该第一端耦合于该第三电阻的该 第一端，该第二端接地；一第四电阻，具一第一端与一第二端，其中该第一端耦合于该第三开关的该控制端； 一第三电容，具一第一端与一第二端，其中该第一端耦合于该第四电阻的该第一端，且 该第二端耦合于该第四电阻的该第二端与接地；以及一第七二极管，具一阳极与一阴极，其中该阳极接收该驱动信号，且该阴极耦合于该第 三电容的该第一端。
7.如权利要求6所述的电路，其特征在于，该第一开关及该第二开关分别包括一第一 端、一第二端、一控制端、具一阳极且并联电连接于该第一端与该第二端的一体二极管与并 联电连接于该体二极管的一杂散电容，该第一开关的该体二极管的该阳极耦合于该第二开 关的该体二极管的该阳极。
8.如权利要求5所述的电路，其特征在于，该无桥功率因数校正电路为一H-功率因数 校正电路，且当该电感电流检测信号的一值为一预设值时，导通该可双向流动电流的开关 模组。
9.如权利要求5所述的电路，其特征在于，该电路更包括一控制电路，包括一误差放大器，接收一参考电压与该无桥功率因数校正电路所产生的一输出电压回馈 信号，且用以产生一第一输出信号；一比较器，接收该第一输出信号与一外加的斜坡信号，且用以产生一第二输出信号；以及一触发器，具一第一输入端、一第二输入端与一输出端，其中该第一输入端接收该电感 电流检测信号，该第二输入端接收该第二输出信号，该输出端产生一驱动信号，且该驱动信 号用于驱动该可双向流动电流的开关模组。
10.如权利要求9所述的电路，其特征在于，该触发器为一RS触发器。
11.一种无桥功率因数校正电路，其特征在于，包含 一交流电源，具一第一与一第二端；一第一与一第二桥臂，该第一与该第二桥臂各包含一第一端、一第二端及一中点，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，该第二桥臂的该中点与该交流电源的该第二端连接； 一可双向流动电流的开关模组，连接至该两中点；一电感，具一第一端与一第二端，其中该第一端耦合于该交流电源的该第一端，且该第 二端耦合于该第一桥臂的该中点；以及 一感测电路磁性耦合于该电感。
12.如权利要求11所述的电路，其特征在于，该电路更包括一信号处理电路，其中该感 测电路为一辅助绕组，用于产生一感测电压，而该信号处理电路通过处理该感测电压，产生 一电感电流检测信号，其为一电感电流过零点检测信号，并据以控制该可双向流动电流的 开关模组。
13.如权利要求11所述的电路，其特征在于，该电路更包括具一第一端与一第二端 的一输出电容，其中该第一桥臂包括一第一与一第二二极管，该第二桥臂具一第三与一第 四二极管，每一该二极管具一阳极与一阴极，该第一二极管的该阴极连接于该第三二极管 的该阴极与该输出电容的该第一端，该第一二极管的该阳极连接该第二二极管的该阴极， 形成该第一桥臂的该中点，该第三二极管的该阳极连接该第四二极管的该阴极，形成该第 二桥臂的该中点，且该第四二极管的该阳极连接该第二二极管的该阳极以及该输出电容的 该第二端。
14.如权利要求13所述的电路，其特征在于，该可双向流动电流的开关模组包含一第 一开关及一与该第一开关串联的第二开关，且接收一驱动信号，该第一开关的第一端耦接 于第一桥臂中点，该第二开关的第一端耦接于第二桥臂中点，该第一开关的第二端与该第 二开关的第二端耦接，该辅助绕组具一第一端与一第二端，该辅助绕组的一极性与该电感 的一极性相反，且该感测电路更包括一第一电阻，具一第一端与一第二端，其中该第一端耦合于该辅助绕组的该第一端； 一第二电阻，具一第一端与一第二端，其中该第一端耦合于该辅助绕组的该第二端； 一第五二极管，具一阳极与一阴极，其中该阳极耦合于该第一电阻的该第二端； 一第六二极管，具一阳极与一阴极，其中该阳极耦合于该第二电阻的该第二端； 一第三电阻，具一第一端与一第二端，其中该第一端耦合于该第五二极管的该阴极与 该第六二极管的该阴极，且用于输出该电感电流检测信号；一第三开关，具一第一端、一第二端与一控制端，其中该第一端耦合于该第六二极管的 该阳极，该第二端接地；以及一第四开关，具一第一端、一第二端与一控制端，其中该第一端耦合于该第五二极管的 该阳极，该第二端耦合于该第三开关的该第二端与该第三电阻的该第二端。
15.如权利要求13所述的电路，其特征在于，该无桥功率因数校正电路为一H-功率因 数校正电路，且当该电感电流检测信号的一值为一预设值时，导通 该可双向流动电流的开 关模组。
16.如权利要求13所述的电路，其特征在于，该电路更包括一控制电路，包括一误差放大器，接收一参考电压与该无桥功率因数校正电路所产生的一输出电压回馈 信号，且用以产生一第一输出信号；一比较器，接收该第一输出信号与一外加的斜坡信号，且用以产生一第二输出信号；以及一触发器，具一第一输入端、一第二输入端与一输出端，其中该第一输入端接收该电感 电流检测信号，该第二输入端接收该第二输出信号，该输出端产生一驱动信号，且该驱动信 号用于驱动该可双向流动电流的开关模组。
17.一种用于一无桥功率因数校正电路的控制方法，其特征在于，该电路具有一可双向 流动电流的开关模组，一电感及耦合于该电感的一第一辅助绕组与一第二辅助绕组，且该 方法包含下列的步骤使该第一辅助绕组产生一第一感测电压； 使该第二辅助绕组产生一第二感测电压； 运用该第一与该第二感测电压以产生一电感电流检测信号；以及当该电感电流检测信号的一值为一预设值时，导通该可双向流动电流的开关模组。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，该第一辅助绕组的一极性与该电感的一 极性相反，且该第二辅助绕组的一极性亦与该电感的该极性相反，其中该无桥功率因数校 正电路为一如权利要求5所述的无桥功率因数校正电路。
19.一种用于一无桥功率因数校正电路的控制方法，其特征在于，该电路具有一可双向 流动电流的开关模组，一电感及耦合于该电感的一辅助绕组，且该方法包含下列的步骤使该辅助绕组产生一感测电压； 运用该感测电压以产生一电感电流检测信号；以及当该电感电流检测信号的一值为一预设值时，导通该可双向流动电流的开关模组。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，该辅助绕组的一极性与该电感的一极性 相反，且该无桥功率因数校正电路为一如权利要求11所述的无桥功率因数校正电路。
全文摘要
本发明公开了一种无桥功率因数校正电路及其控制方法。该电路包含一可双向流动电流的开关模组、一电感，一辅助绕组，耦合于该电感，且产生一感测信号，其中该感测信号用于产生一电感电流检测信号，且当该电感电流检测信号的一值为一预设值时，导通该可双向流动电流的开关模组。
文档编号H01F38/14GK101860189SQ20091013365
公开日2010年10月13日 申请日期2009年4月13日 优先权日2009年4月13日
发明者甘鸿坚, 金红元 申请人:台达电子工业股份有限公司