CN206807284U - 一种无桥pfc电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种无桥PFC电路，包括：控制单元、驱动单元、电流采样单元、输出电压采样单元、第一开关单元和第二开关单元；其中，驱动单元、电流采样单元和输出电压采样单元均与控制单元连接；驱动单元分别与所述第一开关单元和第二开关单元连接；控制单元采用单周期控制方式并根据电流采样单元和输出电压采样单元的采样信息生成占空比控制信号，驱动单元用于根据占空比控制信号控制第一开关单元和第二开关单元的开关状态以实现PFC功能。该无桥PFC电路由于采用单周期控制方式、电流采样单元和输出电压采样单元，使得该无桥PFC电路不但可以正常实现PFC功能，还能减少输入电压采样电路，使得整个无桥PFC电路的复杂度降低，同时电路的稳定性得到大幅度提高。

Description

一种无桥PFC电路

技术领域

本实用新型涉及电路技术领域，尤其涉及一种无桥PFC电路。

背景技术

为提高功率因数，降低输入电流谐波含量，在电力电子设备中大多采用无桥PFC(Power Factor Correction，简称PFC)电路进行调节，该无桥PFC电路因具有电路结构简单，导通损耗小，转换效率高等优点而被广泛使用。

在无桥PFC电路中，一般需要采集交流输入电压信号和输出电压信号，并根据交流输入电压信号和输出电压信号生成占空比控制信号以实现PFC功能。然而，在现有的采集交流输入电压信号的方式中，比如通过高线性度的光电耦合器的方式，往往存在着采样电路复杂、电路不稳定等问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种无桥PFC电路，以降低无桥PFC电路的复杂度，提高电路的稳定性。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种无桥PFC电路，其包括：控制单元、驱动单元、电流采样单元、输出电压采样单元、第一开关单元和第二开关单元；其中，所述驱动单元、电流采样单元和输出电压采样单元均与所述控制单元连接；所述驱动单元分别与所述第一开关单元和第二开关单元连接；

所述控制单元采用单周期控制方式并根据所述电流采样单元和输出电压采样单元的采样信息生成占空比控制信号，所述驱动单元用于根据所述占空比控制信号控制所述第一开关单元和第二开关单元的开关状态以实现所述PFC功能。

本实用新型实施例提供的无桥PFC电路中，控制单元采用单周期控制方式并根据电流采样单元和输出电压采集单元的采样信息生成占空比控制信号，以使得驱动单元根据所述占空比控制信号驱动所述第一开关单元和第二开关单元的开关状态，进而实现PFC功能。该无桥PFC电路通过单周期控制方式并采用电流采样单元和输出电压采样单元采集信号即可实现PFC功能，不需要输入电压采样电路，整体电路结构简单，所需电子元件数量少，使得整个无桥PFC电路的复杂度降低，同时电路的稳定性得到大幅度提高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种无桥PFC电路的电路结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种无桥PFC电路的另一电路结构示意图；

图3为图1所示无桥PFC电路中电流走向的示意图；

图4为图1所示无桥PFC电路中电流走向的另一示意图；

图5为图1所示无桥PFC电路中电流走向的又一示意图；

图6为图1所示无桥PFC电路中电流走向的再一示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在图1至图6中，结构相似或相同的结构是以相同标号表示。

请参阅图1，图1是本实用新型实施例提供的一种无桥PFC电路的电路结构示意图。该无桥PFC电路100可以应用于开关电源、LED驱动电源等器件中，用以提高开关电源、LED驱动电源等器件的功率因数，降低输入电流谐波含量。

在本实施例中，无桥PFC电路100包括控制单元10、驱动单元20、电流采样单元30、输出电压采样单元40、第一开关单元50、第二开关单元60、负载单元70、交流电源80、第一升压电感L1、第二升压电感L2、第一回流二极管D1、第二回流二极管D2、第一升压二极管D3、第二升压二极管D4。

下面将结合附图对该无桥PFC电路100的具体电路结构以及工作原理进行详细地说明。

如图1所示，驱动单元20、电流采样单元30和输出电压采样单元40均与控制单元10连接。电流采样单元30和输出电压采样单元40的采样信息传递至控制单元10，控制单元10采用单周期控制方式并根据该采样信息生成占空比控制信号，再将占空比控制信号传输至驱动单元20。

驱动单元20的输出端分别与第一开关单元50和第二开关单元60连接。具体地，驱动单元20的输出端包括第一输出端21和第二输出端22。驱动单元20的第一输出端21与第一开关单元50连接，驱动单元20的第二输出端22与第二开关单元60连接。这样，当驱动单元20接收到占空比控制信号后，根据占空比控制信号控制第一开关单元50和第二开关单元60的开关状态，进而实现PFC功能。

在本实施例中，第一升压电感L1、第一开关单元50和第一回流二极管D1串联连接在交流电源80的两极以形成第一回流支路。第二升压电感L2、第二开关单元60和第二回流二极管D2串联连接在交流电源80的两极以形成第二回流支路。

具体地，第一升压电感L1的一端与交流电源80的第一电极81连接，第一升压电感L1的另一端与第一开关单元50的第一端51连接。第一开关单元50的第二端52与第一回流二极管D1的正极连接；第一回流二极管D1的负极与交流电源80的第二电极82连接。

第二升压电感L2的一端与交流电源80的第二电极82连接，第二升压电感L2的另一端与第二开关单元60的第一端61连接；第二开关单元60的第二端62与第二回流二极管D2的正极连接；第二回流二极管D2的负极与交流电源80的第一电极81连接。

在本实施例中，第一升压二极管D3与负载单元70串联后并联在第一开关单元50的两端；第二升压二极管D4与负载单元70串联后并联在第二开关单元60的两端。

具体地，第一升压二极管D3的正极与第一开关单元50的第一端51连接，第一升压二极管D3的负极通过负载单元70连接至第一开关单元50的第二端52；第二升压二极管D4的正极与第二开关单元60的第一端61连接，第二升压二极管D4的负极通过负载单元70连接至第二开关单元60的第二端62。

在一实施例中，请参阅图2，图2为本实用新型实施例提供的无桥PFC电路的另一电路结构示意图。负载单元70可以包括滤波电容C和负载电阻R。滤波电容C和负载电阻R并联连接。

也就是说，滤波电容C和负载电阻R并联连接后，再连接在第一升压二极管D3的负极与第一开关单元50的第二端52之间、和连接在第二升压二极管D4的负极与第二开关单元60的第二端62之间。

另外，在一实施例中，第一开关单元50和第二开关单元60可以为N型MOS管，如图2所示。当第一开关单元50和第二开关单元60为MOS管时，第一开关单元50的MOS管的栅极连接至驱动单元20的第一输出端21，第二开关单元60的MOS管的栅极连接至驱动单元20的第二输出端22。

在本实施例中，电流采样单元30用于采样交流电源80的端电流，输出电压采样单元40用于采样负载单元70的输入端71处的电压，即输出电压采样单元40采集无桥PFC电路的输出电压。控制单元10根据采样的电流和电压信号生成占空比控制信号，这样驱动单元20根据该占空比控制信号控制第一回流支路和第二回流支路的通断。

需要说明的是，在一实施例中，电流采样单元30可以为电流互感器采样单元、霍尔传感器采样单元等多种采样单元中的一种，在此不做具体限制。另外，输出电压采样单元40可以为电阻分压采样单元，也可以为其他形式的采样单元，在此不做具体限制。

在本实施例中，当交流电源80的交流电压信号为正半周期时，交流电源80的第一电极81为正极性，交流电源80的第二电极82为负极性。当交流电源80的交流电压信号为负半周期时，交流电源80的第一电极81为负极性，交流电源80的第二电极82为正极性。

下面结合图3至图6对交流电源80的交流电压信号分别处于正半周期和负半周期两种情况下电路中电流的走向进行说明。

请参阅图3和图4所示，在交流电源80的交流电压信号处于正半周期的情况下，若第一开关单元50处于导通状态，那么电流将依次通过第一升压电感L1、第一开关单元50、第一回流二极管D1回流至交流电源80的第二电极82。也就是说，第一回流支路处于导通状态。若第一开关单元50处于断开状态，那么电流将依次通过第一升压电感L1、第一升压二极管D3、负载单元70、第一回流二极管D1回流至交流电源80的第二电极82。

这样就构成了典型的BOOST拓扑结构。控制单元10接收电流采样单元30采样的端电流和输出电压采样单元40采样的电压(即无桥PFC电路的输出电压)，并根据端电流和输入电压生成占空比控制信号，通过单周期控制方式和占空比控制信号以控制驱动单元20调节第一开关单元50的占空比，进而实现PFC功能。

请参阅图5和图6所示，在交流电源80的交流电压信号处于负半周期的情况下，若第二开关单元60处于导通状态，那么电流将依次通过第二升压电感L2、第二开关单元60、第二回流二极管D2回流至交流电源80的第一电极81，也就是说，第二回流支路处于导通状态。若第二开关单元60处于断开状态，那么电流将依次通过第二升压电感L2、第二升压二极管D4、负载单元70、第二回流二极管D2回流至交流电源80的第一电极81。

控制单元10接收电流采样单元30采样的端电流和输出电压采样单元40采样的输入电压，并根据端电流和输入电压生成占空比控制信号，通过单周期控制方式和占空比控制信号以控制驱动单元20调节第二开关单元60的占空比，进而实现PFC功能。

需要说明的是，在交流电源80的交流电压信号处于正半周期的情况下，第二开关单元60可以处于导通状态，也可以处于断开状态。在交流电源80的交流电压信号处于负半周期的情况下，第一开关单元50可以处于导通状态，也可以处于断开状态。

进一步地，在一实施例中，当第一开关单元50和第二开关单元60为MOS管时，为了降低MOS管体内二极管的损耗，当交流电源80的交流电压信号处于正半周期时，第二开关单元60一直处于导通状态；当交流电源80的交流电压信号处于负半周期时，第一开关单元50一直处于导通状态。

本实施例中的无桥PFC电路100，通过电流采样单元30采样交流电源80的端电流和输出电压采样单元40采样的负载单元70的电压，并由控制单元10根据端电流和电压信号生成占空比控制信号，通过单周期控制方式和占空比控制信号以控制驱动单元20调节第一开关单元50和第二开关单元60的占空比，进而实现PFC功能。由于不需要输入电压采样电路，本实施例中的电路结构简单，所需电子元件数量少，使得整个无桥PFC电路100的复杂度降低，成本降低，同时电路的稳定性得到大幅度提高。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种无桥PFC电路，其特征在于，包括：控制单元、驱动单元、电流采样单元、输出电压采样单元、第一开关单元和第二开关单元；其中，所述驱动单元、电流采样单元和输出电压采样单元均与所述控制单元连接；所述驱动单元分别与所述第一开关单元和第二开关单元连接；

所述控制单元采用单周期控制方式并根据所述电流采样单元和输出电压采样单元的采样信息生成占空比控制信号，所述驱动单元用于根据所述占空比控制信号控制所述第一开关单元和第二开关单元的开关状态以实现所述PFC功能。

2.根据权利要求1所述的一种无桥PFC电路，其特征在于，还包括第一升压电感、第二升压电感、第一回流二极管、第二回流二极管、第一升压二极管、第二升压二极管、负载单元和交流电源；

其中，所述第一升压电感、第一开关单元和第一回流二极管串联连接在所述交流电源的两极以形成第一回流支路；所述第二升压电感、第二开关单元和第二回流二极管串联连接在所述交流电源的两极以形成第二回流支路；所述第一升压二极管与所述负载单元串联后并联在所述第一开关单元的两端；所述第二升压二极管与所述负载单元串联后并联在所述第二开关单元的两端；

所述电流采样单元用于采样所述交流电源的端电流；所述输出电压采样单元用于采样所述负载单元的输入电压；所述控制单元采用单周期控制方式并根据所述端电流和输入电压生成占空比控制信号，所述驱动单元根据所述占空比控制信号控制所述第一回流支路和第二回流支路的通断。

3.根据权利要求2所述的一种无桥PFC电路，其特征在于，所述第一升压电感的一端与所述交流电源的第一电极连接，所述第一升压电感的另一端与所述第一开关单元的第一端连接；所述第一开关单元的第二端与所述第一回流二极管的正极连接；所述第一回流二极管的负极与所述交流电源的第二电极连接；

所述第二升压电感的一端与所述交流电源的第二电极连接，所述第二升压电感的另一端与所述第二开关单元的第一端连接；所述第二开关单元的第二端与所述第二回流二极管的正极连接；所述第二回流二极管的负极与所述交流电源的第一电极连接。

4.根据权利要求2所述的一种无桥PFC电路，其特征在于，所述第一升压二极管的正极与所述第一开关单元的第一端连接，所述第一升压二极管的负极通过所述负载单元连接至所述第一开关单元的第二端；所述第二升压二极管的正极与所述第二开关单元的第一端连接，所述第二升压二极管的负极通过所述负载单元连接至所述第二开关单元的第二端。

5.根据权利要求2所述的一种无桥PFC电路，其特征在于，所述负载单元包括滤波电容和负载电阻；所述滤波电容和所述负载电阻并联连接。

6.根据权利要求1至5所述的任意一种无桥PFC电路，其特征在于，所述第一开关单元和第二开关单元均为MOS管。

7.根据权利要求6所述的一种无桥PFC电路，其特征在于，所述第一开关单元和第二开关单元的栅极均连接至所述驱动单元的输出端。

8.根据权利要求6所述的一种无桥PFC电路，其特征在于，所述MOS管为N型MOS管。

9.根据权利要求1至5所述的任意一种无桥PFC电路，其特征在于，所述电流采样单元包括电流互感器采样单元或霍尔传感器采样单元。

10.根据权利要求1至5所述的任意一种无桥PFC电路，其特征在于，所述输出电压采样单元包括电阻分压采样单元。