TW201407311A - 用於pfc電路的控制電路、控制方法及電源系統 - Google Patents

用於pfc電路的控制電路、控制方法及電源系統 Download PDF

Info

Publication number
TW201407311A
TW201407311A TW101144513A TW101144513A TW201407311A TW 201407311 A TW201407311 A TW 201407311A TW 101144513 A TW101144513 A TW 101144513A TW 101144513 A TW101144513 A TW 101144513A TW 201407311 A TW201407311 A TW 201407311A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
signal
switch
output
input
circuit
Prior art date
Application number
TW101144513A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI490677B (zh
Inventor
hong-yuan Jin
De-Sheng Guo
Hong-Jian Gan
Jian-Ping Ying
Original Assignee
Delta Electronics 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 Electronics Inc filed Critical Delta Electronics Inc
Publication of TW201407311A publication Critical patent/TW201407311A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI490677B publication Critical patent/TWI490677B/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
    • H02M1/0083—Converters characterised by their input or output configuration
    • H02M1/0085—Partially controlled bridges
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/70—Regulating power factor; Regulating reactive current or power
    • 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
    • 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
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • 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
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/06—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode
    • 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)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

一種用於PFC電路的控制電路、控制方法及其電源系統。該控制電路包括：零電流檢測電路，包括用以輸出第一和第二數位信號的極性檢測電路、用以產生一模擬信號的信號轉換電路；回饋電路，用以產生驅動脈衝信號；脈衝分配電路，根據第一和第二數位信號將驅動脈衝信號分配至第一和第二開關。第一或第二開關在經歷任一開關週期後，當流經電感元件的電流下降至一預設閾值時再執行下一開關週期的開通操作，並且第一或第二開關在每一開關週期中的開通時間相等。

Description

用於PFC電路的控制電路、控制方法及電源系統
本發明是有關於電力電子技術，且特別是有關於一種用於PFC電路的控制電路、控制方法以及含有該控制電路的電源系統。
當前，為了降低電力電子裝置頻繁使用給電網造成的嚴重諧波污染，通常需要引入功率因數校正（Power Factor Correction, PFC）電路，藉由PFC電路使輸入電流諧波滿足預設的諧波要求。此外，PFC電路的發展趨勢也如同大部分的電源產品一樣，朝著高效率（High efficiency），高功率密度(High power density)方向發展。
以無橋PFC電路拓撲為例，該電路具有低通態損耗、低共模干擾及元器件利用率高等諸多優點。例如，無橋PFC電路包括彼此並聯連接的一第一橋臂和一第二橋臂，第一橋臂由第一MOSFET和第二MOSFET構成，第二橋臂由第一二極體D1和第二二極體D2構成。
當第一橋臂中的第二MOSFET關斷，第一MOSFET開通時，電感通過第一MOSFET和第四MOSFET釋放能量，電感電流也隨之減小。之後，電感電流在某一時刻降低至零，並在該時刻之後電流反向。當第一MOSFET關斷後，第二MOSFET的漏極與源極兩端的電壓（VDS）開始下降，若該電壓下降到零的同時，控制第二MOSFET開通，可實現該第二MOSFET的零電壓開通，降低開關損耗。然而，採用何種控制機制來實現上述零電壓開通，降低電路中的開關損耗，是相關技術人員需要著手解決的一項課題。此外，如何簡單有效地對電感電流的過零點進行自動檢測，也是設計人員亟待解決的任務。
針對習知技術中的無橋PFC電路在降低開關損耗時所存在的上述缺陷，本發明提供一種用於PFC電路的控制電路、控制方法及含有該控制電路的電源系統。
依據本發明的一技術態樣，提供一種用於功率因數校正電路的控制電路。功率因數校正電路包括一電感元件、一第一橋臂以及與第一橋臂並聯連接的一第二橋臂。第一橋臂具有串聯連接的一第一開關和一第二開關。第一開關和第二開關的共同節點經由電感元件耦接至一輸入電壓。
控制電路包括一零電流檢測電路、一回饋電路和一脈衝分配電路。零電流檢測電路包括一極性檢測電路和一信號轉換電路。極性檢測電路用以接收輸入電壓，並輸出用以表徵輸入電壓極性的一第一數位信號和一第二數位信號，第一數位信號和第二數位信號的電位相反。信號轉換電路接收用以反映電感元件的感應電壓的至少一感應信號、第一數位信號和第二數位信號，並產生一模擬信號。回饋電路用以接收模擬信號和一預設脈衝信號，並產生一驅動脈衝信號。脈衝分配電路用以根據第一數位信號和第二數位信號，將驅動脈衝信號分配至第一橋臂的第一開關和第二開關，以便第一開關或第二開關執行開通操作。其中，第一開關或第二開關在經歷任一開關週期後，當流經電感元件的電流下降至一預設閾值時再執行下一開關週期的開通操作，並且第一開關或第二開關在每一開關週期中的開通時間相等。
在一實施例中，極性檢測電路包括：一第一運算放大器，其第一輸入端和第二輸入端分別連接至輸入電壓的兩端，其輸出端用以輸出反映輸入電壓極性的一電壓信號；一第一比較器，其第一輸入端耦接至第一運算放大器的輸出端，其第二輸入端耦接至一第一參考電壓，其輸出端用以輸出第一數位信號；一第一反相器，用以將第一數位信號轉換為第二數位信號。
在一實施例中，控制電路包括一第一輔助繞組和一第二輔助繞組，均耦合至電感元件，第一輔助繞組產生的一第一感應信號與第二輔助繞組產生的一第二感應信號的極性相反。
在一實施例中，信號轉換電路包括一第一模擬開關和一第二模擬開關。第一模擬開關具有：一第一電阻，其一端連接至第一輔助繞組的第一端；一第三二極體，其陽極連接至第一電阻的另一端，其陰極連接至信號轉換電路的輸出端以輸出模擬信號；以及一第一開關管，其第一端連接至第一電阻的另一端以及第三二極體的陽極，其第二端連接至接地端，其控制端用以接收第二數位信號。第二模擬開關具有：一第二電阻，其一端連接至第二輔助繞組的第一端，第二輔助繞組和輔助繞組各自的第二端連接至接地端；一第四二極體，其陽極連接至第二電阻的另一端，其陰極連接至信號轉換電路的輸出端以輸出模擬信號；以及一第二開關管，其第一端連接至第二電阻的另一端以及第四二極體的陽極，其第二端連接至接地端，其控制端用以接收第一數位信號。
在一實施例中，信號轉換電路包括一第一模擬開關和一第二模擬開關。第一模擬開關具有：一第五電阻，其一端連接至第一輔助繞組的第一端；一第三開關管，其第一端連接至第一輔助繞組的第一端，其第二端連接至一第七二極體的陽極，其控制端連接至第五電阻的另一端；以及一第五開關管，其第一端連接至第五電阻的另一端和第三開關管的控制端，其第二端連接至接地端，其控制端用以接收第一數位信號。第二模擬開關具有：一第六電阻，其一端連接至第二輔助繞組的第一端，第二輔助繞組和第一輔助繞組各自的第二端連接至接地端；一第四開關管，其第一端連接至第二輔助繞組的第一端，其第二端連接至一第八二極體的陽極，其控制端連接至第六電阻的另一端；以及一第六開關管，其第一端連接至第六電阻的另一端和第四開關管的控制端，其第二端連接至接地端，其控制端用以接收第二數位信號，第七二極體與第八二極體各自的陰極連接至信號轉換電路的輸出端以輸出模擬信號。
在一實施例中，控制電路包括一第三輔助繞組，耦合至電感元件，藉由第三輔助繞組所產生的一第三感應信號、第一數位信號和第二數位信號來產生模擬信號。進一步，信號轉換電路包括一第一模擬開關和一第二模擬開關。第一模擬開關具有：一第七電阻，其一端連接至第三輔助繞組的第一端；一第九二極體，其陽極連接至第七電阻的另一端，其陰極連接至信號轉換電路的輸出端以輸出模擬信號；以及一第七開關管，其第一端連接至第七電阻的另一端以及第九二極體的陽極，其第二端連接至接地端，其控制端用以接收第二數位信號。第二模擬開關具有：一第八電阻，其一端連接至第三輔助繞組的第二端；一第十二極體，其陽極連接至第八電阻的另一端，其陰極連接至信號轉換電路的輸出端以輸出模擬信號；以及一第八開關管，其第一端連接至第八電阻的另一端以及第十二極體的陽極，其第二端連接至接地端，其控制端用以接收第一數位信號。
在一實施例中，回饋電路包括：一第二運算放大器，其第一輸入端用以接收功率因數控制電路的輸出電壓，其第二輸入端耦接至一第二參考電壓，其輸出端輸出一差值放大信號；一第二比較器，其第一輸入端耦接至第二運算放大器的輸出端，其第二輸入端用以接收一鋸齒波電壓信號，其輸出端輸出預設脈衝信號；以及一RS觸發器，具有一預置端、一復位端和一輸出端，其預置端用以接收來自信號轉換電路的模擬信號，其復位端用以接收來自第二比較器的預設脈衝信號，其輸出端用以輸出驅動脈衝信號。
在一實施例中，回饋電路還包括一延遲電路，設置於信號轉換電路與RS觸發器之間，用以對模擬信號進行延遲，並將延遲後的模擬信號送至RS觸發器的預置端。進一步，回饋電路還包括一比較單元，設置於延遲電路與RS觸發器之間，用以將延遲後的模擬信號轉換為相應的數位延遲信號並送至RS觸發器的預置端。
在一實施例中，脈衝分配電路包括：一第一與閘電路，其第一輸入端用以接收第一數位信號，其第二輸入端用以接收驅動脈衝信號，其輸出端輸出一第一控制信號至第一橋臂的第一開關；以及一第二與閘電路，具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其第一輸入端用以接收所述第二數位信號，其第二輸入端用以接收驅動脈衝信號，其輸出端輸出一第二控制信號至第一橋臂的第二開關。
當輸入電壓極性為正時，第一數位信號為低電位且第二數位信號為高電位；當輸入電壓極性為負時，第一數位信號為高電位且第二數位信號為低電位。
依據本發明的一技術態樣，提供一種電源系統。電源系統包括一功率因數校正電路和一控制電路。功率因數校正電路包括：一第一橋臂，包括串聯連接的一第一開關和一第二開關，第一開關和第二開關的共同節點經由一電感元件耦接至一輸入電壓的一端；以及一第二橋臂，包括串聯連接的一第三開關和一第四開關，第三開關和第四開關的共同節點耦接至輸入電壓的另一端。控制電路包括：一零電流檢測電路，具有一極性檢測電路和一信號轉換電路，其中，極性檢測電路用以接收輸入電壓並輸出用以表徵輸入電壓極性的一第一數位信號和一第二數位信號，第一數位信號和第二數位信號的電位相反，信號轉換電路接收用以反映電感元件的感應電壓的至少一感應信號、第一數位信號和第二數位信號並產生一模擬信號；一回饋電路，用以接收模擬信號和一預設脈衝信號，並產生一驅動脈衝信號；以及一脈衝分配電路，用以根據第一數位信號和第二數位信號，將驅動脈衝信號分配至第一橋臂的第一開關和第二開關，以便第一開關或第二開關執行開通操作，其中，第一開關或第二開關在經歷任一開關週期後，當流經電感元件的電流下降至一預設閾值時再執行下一開關週期的開通操作，並且第一開關或第二開關在每一開關週期中的開通時間相等。
在一實施例中，極性檢測電路包括：一第一運算放大器，其第一輸入端和第二輸入端分別連接至輸入電壓的兩端，其輸出端用以輸出反映輸入電壓極性的一電壓信號；一第一比較器，其第一輸入端耦接至第一運算放大器的輸出端，其第二輸入端耦接至一第一參考電壓，其輸出端用以輸出第一數位信號；以及一第一反相器，用以將第一數位信號轉換為第二數位信號。
在一實施例中，控制電路包括一第一輔助繞組和一第二輔助繞組，均耦合至電感元件，第一輔助繞組產生的一第一感應信號與第二輔助繞組產生的一第二感應信號的極性相反。
在一實施例中，控制電路包括一第三輔助繞組，耦合至電感元件，藉由第三輔助繞組所產生的一第三感應信號、第一數位信號和第二數位信號來產生模擬信號。
在一實施例中，回饋電路包括：一第二運算放大器，其第一輸入端用以接收功率因數控制電路的輸出電壓，其第二輸入端耦接至一第二參考電壓，其輸出端輸出一差值放大信號；一第二比較器，其第一輸入端耦接至第二運算放大器的輸出端，其第二輸入端用以接收一鋸齒波電壓信號，其輸出端輸出預設脈衝信號；以及一RS觸發器，其預置端用以接收信號轉換電路的模擬信號，其復位端用以接收第二比較器的預設脈衝信號，其輸出端用以輸出驅動脈衝信號。
在一實施例中，脈衝分配電路包括：一第一與閘電路，其第一輸入端用以接收第一數位信號，其第二輸入端用以接收驅動脈衝信號，其輸出端輸出一第一控制信號至第一橋臂的第一開關；以及一第二與閘電路，其第一輸入端用以接收第二數位信號，其第二輸入端用以接收驅動脈衝信號，其輸出端輸出一第二控制信號至第一橋臂的第二開關。
在一實施例中，第一橋臂中的第一開關和第二開關為快速恢復MOSFET，第二橋臂中的第三開關和第四開關為慢速恢復MOSFET。進一步，第一開關和第二開關為寬禁帶半導體型器件。例如，寬禁帶半導體型器件為碳化矽或氮化鎵。
依據本發明的一技術態樣，提供一種用於功率因數校正電路的控制方法。功率因數校正電路包括一電感元件、一第一橋臂以及與第一橋臂並聯連接的一第二橋臂，第一橋臂具有串聯連接的一第一開關和一第二開關，第一開關和第二開關的共同節點經由電感元件耦接至一輸入電壓，控制方法包括以下步驟：（a）檢測輸入電壓的極性，以輸出表徵輸入電壓極性的一第一數位信號和一第二數位信號；（b）根據反映電感元件的感應電壓的至少一感應信號、第一數位信號和第二數位信號，經由信號轉換處理，產生一模擬信號；（c）提供一預設脈衝信號，根據模擬信號和預設脈衝信號，產生一驅動脈衝信號；（d）根據第一數位信號和第二數位信號，將驅動脈衝信號分配至第一開關與第二開關，以便第一開關和第二開關其中之一執行開通操作。
在一實施例中，第一開關或第二開關在經歷任一開關週期後，當流經電感元件的電流下降至一預設閾值時再執行下一開關週期的開通操作，並且第一開關或第二開關在每一開關週期中的開通時間相等。
在一實施例中，上述步驟a還包括：對輸入電壓進行差分放大，得到反映輸入電壓極性的一電壓信號；將電壓信號與一第一參考電壓進行比較，得到並輸出第一數位信號；對第一數位信號進行反相處理，得到並輸出第二數位信號。進一步，當輸入電壓極性為正時，第一數位信號為一低電位且第二數位信號為一高電位；當輸入電壓極性為負時，第一數位信號為一高電位且第二數位信號為一低電位。
在一實施例中，藉由一第一輔助繞組和一第二輔助繞組來產生相應的一第一感應信號和一第二感應信號，第一輔助繞組和第二輔助繞組均耦合至電感元件，其中第一感應信號與第二感應信號的極性相反。
在一實施例中，藉由一第三輔助繞組來產生相應的一第三感應信號，第三輔助繞組耦合至電感元件。
在一實施例中，上述步驟c還包括：將功率因數控制電路的輸出電壓與一第二參考電壓進行差分放大，以輸出一差值放大信號；將差值放大信號與一鋸齒波電壓信號進行比較，以輸出預設脈衝信號；以及將模擬信號和預設脈衝信號分別輸入至一RS觸發器的預置端和復位端，藉由RS觸發器輸出驅動脈衝信號。
在一實施例中，上述步驟c還包括：對模擬信號進行延遲處理，並將延遲後的模擬信號送至RS觸發器的預置端。
在一實施例中，上述步驟d還包括：對第一數位信號與驅動脈衝信號進行邏輯與操作，並將處理後的一第一控制信號送至第一開關的控制端；以及對第二數位信號與驅動脈衝信號進行邏輯與操作，並將處理後的一第二控制信號送至第二開關的控制端，其中，藉由第一控制信號或第二控制信號相應地使第一開關或第二開關執行開通操作。
依據本發明的再一技術態樣，提供一種用於功率因數校正電路的控制電路，功率因數校正電路包括一電感元件、一第一橋臂以及與第一橋臂並聯連接的一第二橋臂，第一橋臂具有串聯連接的一第一開關和一第二開關，第一開關和第二開關的共同節點經由電感元件耦接至一輸入電壓，控制電路包括一零電流檢測電路、一回饋電路和一脈衝分配電路。零電流檢測電路包括一邊沿檢測電路，用以接收反映電感元件的感應電壓的至少一感應信號，檢測並輸出感應信號中的上升沿或下降沿；以及一使能電路，用以對所檢測的上升沿或下降沿進行過濾，輸出一零電流檢測信號。回饋電路，用以接收零電流檢測信號和一預設脈衝信號，並產生一驅動脈衝信號。脈衝分配電路包括一極性檢測電路，極性檢測電路接收輸入電壓，並輸出用以表徵輸入電壓極性的一第一數位信號和一第二數位信號，第一數位信號和第二數位信號的電位相反，其中，脈衝分配電路根據第一數位信號和第二數位信號將所接收的驅動脈衝信號分配至第一橋臂的第一開關和第二開關，以便第一開關或第二開關執行開通操作，其中，第一開關或第二開關在經歷任一開關週期後，當流經電感元件的電流下降至一預設閾值時再執行下一開關週期的開通操作，並且第一開關或第二開關在每一開關週期中的開通時間相等。
在一實施例中，控制電路包括一第一輔助繞組和一第二輔助繞組，均耦合至電感元件，第一輔助繞組產生的一第一感應信號與第二輔助繞組產生的一第二感應信號的極性相反。
在一實施例中，邊沿檢測電路包括一第一檢測模組和一第二檢測模組。第一檢測模組具有：一第三電阻，其一端連接至第一輔助繞組的第一端；一第五二極體，其陰極連接至第一輔助繞組的第一端，其陽極連接至第三電阻的另一端；以及一第三電容，其一端連接至第五二極體的陽極，其另一端連接至接地端。第二檢測模組具有：一第四電阻，其一端連接至第二輔助繞組的第一端，第二輔助繞組和第一輔助繞組各自的第二端連接至接地端；一第六二極體，其陰極連接至第二輔助繞組的第一端，其陽極連接至第四電阻的另一端；以及一第四電容，其一端連接至第六二極體的陽極，其另一端連接至接地端，其中，第五二極體的陽極和第六二極體的陽極還分別連接一第三二極體和一第四二極體，藉由第三二極體和第四二極體輸出零電流檢測信號。
在一實施例中，邊沿檢測電路包括：一第一檢測模組，具有：一第一運算放大器，具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其第一輸入端連接至第一輔助繞組的第一端，其第二輸入端連接至一接地電壓，其輸出端輸出一第三數位信號；一RC電路，具有一第一電阻和一第一電容，第一電阻的一端連接至第一運算放大器的輸出端，第一電容的一端連接至接地端；一反相器，其輸入端連接至第一電阻和第一電容的共同節點；一反及閘電路，具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其第一輸入端連接至第一運算放大器的輸出端，其第二輸入端連接至反相器的輸出端，其輸出端輸出一第一脈衝信號；以及一第二檢測模組，具有：一第二運算放大器，具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其第一輸入端連接至第二輔助繞組的第一端，其第二輸入端連接至一接地電壓，其輸出端輸出一第四數位信號，第二輔助繞組和第一輔助繞組各自的第二端連接至接地端；一RC電路，具有一第二電阻和一第二電容，第二電阻的一端連接至第二運算放大器的輸出端，第二電容的一端連接至接地端；一反相器，其輸入端連接至第二電阻和第二電容的共同節點；一反及閘電路，具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其第一輸入端連接至第二運算放大器的輸出端，其第二輸入端連接至反相器的輸出端，其輸出端輸出一第二脈衝信號；其中，第一脈衝信號和第二脈衝信號進行邏輯與操作，以得到零電流檢測信號。
在一實施例中，控制電路包括一第三輔助繞組，耦合至電感元件，藉由第三輔助繞組所產生的一第三感應信號來檢測並輸出第三感應信號中的上升沿或下降沿。
在一實施例中，邊沿檢測電路包括：一檢測模組，具有：一運算放大器，其第一輸入端連接至第三輔助繞組的第一端，其第二輸入端連接至一接地端，其輸出端輸出一數位信號；一RC電路，具有一電阻和一電容，電阻的一端連接至運算放大器的輸出端，電容的一端連接至接地端；一反相器，其輸入端連接至電阻和電容的共同節點；一反及閘電路，其第一輸入端連接至運算放大器的輸出端，其第二輸入端連接至反相器的輸出端，其輸出端輸出一第一脈衝信號；一或閘電路，其第一輸入端連接至運算放大器的輸出端，其第二輸入端連接至反相器的輸出端，其輸出端輸出一第二脈衝信號；其中，第一脈衝信號和第二脈衝信號進行邏輯與操作，以得到零電流檢測信號。
在一實施例中，邊沿檢測電路包括：一第一光耦合器，其第一輸入端連接至第三輔助繞組的第二端，其第二輸入端經由一第一電阻連接至第三輔助繞組的第一端，其第一輸出端連接至一電源電壓；一第二光耦合器，其第一輸入端連接至第一光耦合器的第二輸入端，其第二輸入端連接至第三輔助繞組的第二端，其第一輸出端連接至電源電壓，其第二輸出端連接至第一光耦合器的第二輸出端從而輸出零電流檢測信號。
在一實施例中，極性檢測電路包括：一第一運算放大器，其第一輸入端和第二輸入端分別連接至輸入電壓的兩端，其輸出端用以輸出反映輸入電壓極性的一電壓信號；一第一比較器，其第一輸入端耦接至第一運算放大器的輸出端，其第二輸入端耦接至一第一參考電壓，其輸出端用以輸出第一數位信號；以及一第一反相器，用以將第一數位信號轉換為第二數位信號。
在一實施例中，回饋電路包括：一第二運算放大器，其第一輸入端用以接收功率因數控制電路的輸出電壓，其第二輸入端耦接至一第二參考電壓，其輸出端輸出一差值放大信號；一第二比較器，其第一輸入端耦接至第二運算放大器的輸出端，其第二輸入端用以接收一鋸齒波電壓信號，其輸出端輸出預設脈衝信號；以及一RS觸發器，具有一預置端、一復位端和一輸出端，其預置端用以接收零電流檢測信號，其復位端用以接收來自第二比較器的預設脈衝信號，其輸出端用以輸出驅動脈衝信號。
在一實施例中，零電流檢測電路還包括一延遲電路，設置於使能電路與RS觸發器之間，用以對零電流檢測信號進行延遲，並將延遲後的零電流檢測信號送至RS觸發器的預置端。
在一實施例中，零電流檢測電路還包括一比較單元，設置於延遲電路與RS觸發器之間，用以將延遲後的零電流檢測信號轉換為相應的數位延遲信號並送至RS觸發器的預置端。
在一實施例中，脈衝分配電路包括：一第一與閘電路，其第一輸入端用以接收第一數位信號，其第二輸入端用以接收驅動脈衝信號，其輸出端輸出一第一控制信號至第一橋臂的第一開關；以及一第二與閘電路，其第一輸入端用以接收第二數位信號，其第二輸入端用以接收驅動脈衝信號，其輸出端輸出一第二控制信號至第一橋臂的第二開關。
當輸入電壓極性為正時，第一數位信號為低電位且第二數位信號為高電位；當輸入電壓極性為負時，第一數位信號為高電位且第二數位信號為低電位。
在一實施例中，使能電路包括：一開關，具有一第一端、一第二端和一第三端，開關的第三端連接至接地電壓，開關的第二端連接至邊沿檢測電路的輸出端；一電阻，具有一第一端和一第二端，電阻的第一端電性連接至開關的第一端，電阻的第二端電性連接至回饋電路的輸出端；以及一電容，電容的一端連接至開關的第一端和電阻的第一端，電容的另一端連接至開關的第三端，其中，使能電路根據回饋電路輸出的驅動脈衝信號對邊沿檢測電路所輸出的感應信號中的上升沿或下降沿進行過濾。
依據本發明的一技術態樣，提供一種電源系統，包括一功率因數校正電路和一控制電路。功率因數校正電路包括：一第一橋臂，包括串聯連接的一第一開關和一第二開關，第一開關和第二開關的共同節點經由一電感元件耦接至一輸入電壓的一端；以及一第二橋臂，包括串聯連接的一第三開關和一第四開關，第三開關和第四開關的共同節點耦接至輸入電壓的另一端。控制電路包括：一零電流檢測電路，具有一邊沿檢測電路和一使能電路，其中，邊沿檢測電路用以接收反映電感元件的感應電壓的至少一感應信號，檢測並輸出感應信號中的上升沿或下降沿，使能電路用以對所檢測的上升沿或下降沿進行過濾從而輸出一零電流檢測信號；一回饋電路，用以接收零電流檢測信號和一預設脈衝信號，並產生一驅動脈衝信號；以及一脈衝分配電路，包括一極性檢測電路，極性檢測電路接收輸入電壓，並輸出用以表徵輸入電壓極性的一第一數位信號和一第二數位信號，第一數位信號和第二數位信號的電位相反，其中，脈衝分配電路根據第一數位信號和第二數位信號將所接收的驅動脈衝信號分配至第一橋臂的第一開關和第二開關，以便第一開關或第二開關執行開通操作，其中，第一開關或第二開關在經歷任一開關週期後，當流經電感元件的電流下降至一預設閾值時再執行下一開關週期的開通操作，並且第一開關或第二開關在每一開關週期中的開通時間相等。
在一實施例中，控制電路包括一第一輔助繞組和一第二輔助繞組，均耦合至電感元件，第一輔助繞組產生的一第一感應信號與第二輔助繞組產生的一第二感應信號的極性相反。
在一實施例中，控制電路包括一第三輔助繞組，耦合至電感元件，藉由第三輔助繞組所產生的一第三感應信號來檢測並輸出第三感應信號中的上升沿或下降沿。
在一實施例中，極性檢測電路包括：一第一運算放大器，其第一輸入端和第二輸入端分別連接至輸入電壓的兩端，其輸出端用以輸出反映輸入電壓極性的一電壓信號；一第一比較器，其第一輸入端耦接至第一運算放大器的輸出端，其第二輸入端耦接至一第一參考電壓，其輸出端用以輸出第一數位信號；一第一反相器，用以將第一數位信號轉換為第二數位信號。
在一實施例中，回饋電路包括：一第二運算放大器，其第一輸入端用以接收功率因數控制電路的輸出電壓，其第二輸入端耦接至一第二參考電壓，其輸出端輸出一差值放大信號；一第二比較器，其第一輸入端耦接至第二運算放大器的輸出端，其第二輸入端用以接收一鋸齒波電壓信號，其輸出端輸出預設脈衝信號；以及一RS觸發器，具有一預置端、一復位端和一輸出端，其預置端用以接收零電流檢測信號，其復位端用以接收來自第二比較器的預設脈衝信號，其輸出端用以輸出驅動脈衝信號。
在一實施例中，脈衝分配電路包括：一第一與閘電路，其第一輸入端用以接收第一數位信號，其第二輸入端用以接收驅動脈衝信號，其輸出端輸出一第一控制信號至第一橋臂的第一開關；以及一第二與閘電路，其第一輸入端用以接收第二數位信號，其第二輸入端用以接收驅動脈衝信號，其輸出端輸出一第二控制信號至第一橋臂的第二開關。
在一實施例中，當輸入電壓極性為正時，第一數位信號為低電位且第二數位信號為高電位；當輸入電壓極性為負時，第一數位信號為高電位且第二數位信號為低電位。
在一實施例中，第一橋臂中的第一開關和第二開關為快速恢復MOSFET，第二橋臂中的第三開關和第四開關為慢速恢復MOSFET。
在一實施例中，第一開關和第二開關為寬禁帶半導體型器件。進一步，寬禁帶半導體型器件為碳化矽或氮化鎵。
在一實施例中，使能電路包括：一開關，具有一第一端、一第二端和一第三端，開關的第三端連接至接地電壓，開關的第二端連接至邊沿檢測電路的輸出端；一電阻，具有一第一端和一第二端，電阻的第一端電性連接至開關的第一端，電阻的第二端電性連接至回饋電路的輸出端；以及一電容，電容的一端連接至開關的第一端和電阻的第一端，電容的另一端連接至開關的第三端，其中，使能電路根據回饋電路輸出的驅動脈衝信號對邊沿檢測電路所輸出的感應信號中的上升沿或下降沿進行過濾。
依據本發明的一技術態樣，提供一種用於功率因數校正電路的控制方法，功率因數校正電路包括一電感元件、一第一橋臂以及與第一橋臂並聯連接的一第二橋臂，第一橋臂具有串聯連接的一第一開關和一第二開關，第一開關和第二開關的共同節點經由電感元件耦接至一輸入電壓，控制方法包括以下步驟：（a）接收用以反映電感元件的感應電壓的至少一感應信號，經由邊沿檢測和過濾處理，產生一零電流檢測信號；（b）提供一預設脈衝信號，根據零電流檢測信號和預設脈衝信號，產生一驅動脈衝信號；（c）檢測輸入電壓的極性，以輸出表徵輸入電壓極性的一第一數位信號和一第二數位信號；（d）根據第一數位信號和第二數位信號，將驅動脈衝信號分配至第一開關與第二開關，以便第一開關和第二開關其中之一執行開通操作。
在一實施例中，第一開關或第二開關在經歷任一開關週期後，當流經電感元件的電流下降至一預設閾值時再執行下一開關週期的開通操作，並且第一開關或第二開關在每一開關週期中的開通時間相等。
在一實施例中，藉由一第一輔助繞組和一第二輔助繞組來產生相應的一第一感應信號和一第二感應信號，第一輔助繞組和第二輔助繞組均耦合至電感元件，其中第一感應信號與第二感應信號的極性相反。
在一實施例中，藉由一第三輔助繞組來產生相應的一第三感應信號，第三輔助繞組耦合至電感元件。
在一實施例中，上述步驟b還包括：將功率因數控制電路的輸出電壓與一第二參考電壓進行差分放大，以輸出一差值放大信號；將差值放大信號與一鋸齒波電壓信號進行比較，以輸出預設脈衝信號；以及將零電流檢測信號和預設脈衝信號分別輸入至一RS觸發器的預置端和復位端，藉由RS觸發器輸出驅動脈衝信號。
在一實施例中，上述步驟a還包括：對零電流檢測信號進行延遲處理，並將延遲後的零電流檢測信號送至RS觸發器的預置端。
在一實施例中，上述步驟c還包括：對輸入電壓進行差分放大，得到反映輸入電壓極性的一電壓信號；將電壓信號與一第一參考電壓進行比較，得到並輸出第一數位信號；對第一數位信號進行反相處理，得到並輸出第二數位信號。
在一實施例中，上述步驟d還包括：對第一數位信號與驅動脈衝信號進行邏輯與操作，並將處理後的一第一控制信號送至第一開關的控制端；以及對第二數位信號與驅動脈衝信號進行邏輯與操作，並將處理後的一第二控制信號送至第二開關的控制端，其中，藉由第一控制信號或第二控制信號相應地使第一開關或第二開關執行開通操作。
當輸入電壓極性為正時，第一數位信號為一低電位且第二數位信號為一高電位；當輸入電壓極性為負時，第一數位信號為一高電位且第二數位信號為一低電位。
採用本發明中的用於無橋PFC電路的控制電路、控制方法及電源系統，通過輸入電壓的極性檢測和輔助繞組電壓檢測相互配合的方式來實現電流過零點檢測，從而使無橋PFC電路工作於電流臨界連續控制模式，以便第一橋臂中的開關管實現零電壓開通，從而降低開關損耗。此外，還可利用驅動脈衝信號與邊沿檢測電路相結合來實現電感電流的過零檢測，而不必對輸入電壓的相位/極性進行檢測，同樣能夠使無橋PFC電路工作在電流臨界連續控制模式，電路設計簡單，電感電流的過零檢測更加可靠。
為了使本發明之敘述更加詳盡與完備，可參照所附之圖式及以下各種實施例，圖式中相同之號碼代表相同或相似之元件。另一方面，眾所週知的元件與步驟並未描述於實施例中，以避免對本發明造成不必要的限制。
於實施方式與申請專利範圍中，涉及『電性連接』之描述，其可泛指一元件透過其他電子元件而間接連接至另一元件，或是一元件無須透過其他電子元件而直接連接至另一元件。
於實施方式與申請專利範圍中，除非內文中對於冠詞有所特別限定，否則『一』與『該』可泛指單一個或複數個。
本文中所使用之『約』、『大約』或『大致』係用以修飾任何可些微變化的數量，但這種些微變化並不會改變其本質。於實施方式中若無特別說明，則代表以『約』、『大約』或『大致』所修飾之數值的誤差範圍一般是容許在百分之二十以內，較佳地是於百分之十以內，而更佳地則是於百分之五以內。
第1圖繪示無橋PFC電路的電路結構圖。參照第1圖，該無橋PFC（Power Factor Correction，功率因數校正）電路包括第一橋臂和第二橋臂。其中，第一橋臂包括串聯連接的一第一開關Q1和一第二開關Q2（如MOSFET），該第一開關Q1與該第二開關Q2的共同節點經由一電感元件L1耦接至一輸入電壓的一端。第二橋臂包括串聯連接的一第三開關和一第四開關，該第三開關與該第四開關的共同節點耦接至該輸入電壓的另一端。
在一實施例中，第三開關和第四開關為慢速恢復二極體，如第1圖中的D1和D2所示。
在其他的一些實施例中，第一開關Q1和第二開關Q2為快速恢復MOSFET，第三開關和第四開關為慢速恢復MOSFET。例如，快速恢復MOSFET為寬禁帶半導體型器件，諸如碳化矽（SiC）或氮化鎵（GaN）。
第2圖繪示第1圖中的無橋PFC電路工作於電流臨界連續模式（CRM）時的電感電流波形、電感峰值電流波形、電感平均電流波形以及開關管的驅動信號的波形示意圖。
　 參照第2圖，無橋PFC電路工作于CRM時，在每一開關週期的結束時刻（或下一開關週期的開始時刻），電感電流剛好下降至零。從圖中可以看出，當第一橋臂中的開關管Q1或Q2接收一驅動信號時，自開關管的導通時刻起，電感電流逐漸增大並到達峰值電流（該期間對應於導通時間），然後開關管關斷，電感電流從峰值電流逐漸下降至零（該期間對應于關斷時間）。由於每一開關週期均包括電感電流的上升期間和下降期間，將上升期間和下降期間的共同點（即峰值電流所對應的點）相連接，即可構成第2圖中的峰值電流曲線。此外，根據電感電流曲線和峰值電流曲線，也可得到相應的平均電流曲線。
第3(a)圖繪示第1圖中的交流輸入電壓為正向電壓時，第二開關管導通時的電流路徑示意圖，第3(b)圖繪示第1圖中的交流輸入電壓為正向電壓時，第二開關管關斷並通過第一開關管的體二極體進行續流時的電流路徑示意圖。
參照第3(a)和3(b)圖，考慮輸入電壓為正向電壓的情形，若開關管Q2開通，開關管Q1關斷時，由電感元件L、開關管Q2和二極體D2形成電流路徑。若開關管Q1和Q2均關斷時，由電感元件L、開關管Q1的體二極體、電容和二極體D2形成電流路徑。
第3(c)圖繪示第1圖中的交流輸入電壓為負向電壓時，第一開關管導通時的電流路徑示意圖，第3(d)圖繪示第1圖中的交流輸入電壓為負向電壓時，第一開關管關斷並通過第二開關管的體二極體進行續流時的電流路徑示意圖。
參照第3(c)和3(d)圖，考慮輸入電壓為負向電壓的情形，若開關管Q1開通，開關管Q2關斷時，由二極體D1、開關管Q1和電感元件L形成電流路徑。若開關管Q1和Q2均關斷時，由二極體D1、電容、開關管Q2的體二極體和電感元件L形成電流路徑。
第4圖繪示依據本發明的一實施方式，用於PFC電路的控制電路的結構框圖。
參照第4圖，用於無橋PFC電路的控制電路包括一零電流檢測電路、一回饋電路和一脈衝分配電路。
該零電流檢測電路包括一極性檢測電路和一信號轉換電路。該極性檢測電路接收交流電源AC的輸入電壓，並輸出能夠表徵輸入電壓極性的一第一數位信號和一第二數位信號。在此，第一數位信號和第二數位信號的電位極性始終相反，當第一數位信號為高電位時，第二數位信號為低電位；當第一數位信號為低電位時，第二數位信號為高電位。該信號轉換電路106接收用以反映電感元件L1的感應電壓的至少一感應信號以及上述第一和第二數位信號，並產生一模擬信號。
應當理解，該控制電路既可通過兩個輔助繞組來輸出反映電感元件的感應電壓的感應信號，也可通過單個輔助繞組來輸出反映電感元件的感應電壓的感應信號。例如，兩個輔助繞組的其中一個輔助繞組用來輸出電壓極性為正時的感應信號，另一個輔助繞組用來輸出電壓極性為負時的感應信號。又如，單個輔助繞組的一端用來輸出電壓極性為正時的感應信號，另一端用來輸出電壓極性為負時的感應信號。
回饋電路用來接收來自信號轉換電路106的模擬信號和一預設脈衝信號，並根據該模擬信號和該預設脈衝信號來產生一驅動脈衝信號。脈衝分配電路電性耦接至極性檢測電路和回饋電路，用以根據來自該極性檢測電路的第一和第二數位信號，將回饋電路所輸出的驅動脈衝信號分配至第一橋臂的第一開關Q1和第二開關Q2，以便第一開關Q1或第二開關Q2執行開通操作。第一開關Q1或第二開關Q2在經歷任一開關週期後，當流經電感元件L1的電流下降至一預設閾值時再執行下一開關週期的開通操作，並且第一開關Q1或第二開關Q2在每一開關週期中的開通時間相等。
在一實施例中，極性檢測電路包括一第一運算放大器100、一第一比較器102和一第一反相器104。
第一運算放大器100具有一第一輸入端（如正相輸入端）、一第二輸入端（如負相輸入端）和一輸出端，其第一輸入端和第二輸入端分別連接至輸入電壓的兩端，其輸出端用以輸出反映輸入電壓極性的一電壓信號。第一比較器102具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其第一輸入端耦接至第一運算放大器100的輸出端，其第二輸入端耦接至一第一參考電壓（如接地電壓），其輸出端用以輸出第一數位信號。第一反相器104用以將第一數位信號轉換為第二數位信號。因而，極性檢測電路輸出該第一數位信號和該第二數位信號，且第一和第二數位信號的電位極性始終相反。
在一實施例中，回饋電路包括一第二運算放大器200、一第二比較器202和一RS觸發器204。
第二運算放大器200具有一第一輸入端（如負相輸入端）、一第二輸入端（如正相輸入端）和一輸出端，其第一輸入端用以接收功率因數控制電路的輸出電壓（亦即，電容兩端的載入電壓），其第二輸入端耦接至一第二參考電壓（如Vref），其輸出端輸出一差值放大信號。第二比較器202具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其第一輸入端耦接至第二運算放大器200的輸出端，其第二輸入端用以接收一鋸齒波電壓信號，其輸出端輸出預設脈衝信號。RS觸發器204具有一預置端S、一復位端R和一輸出端Q，其預置端S用以接收來自信號轉換電路106的模擬信號VZCD，其復位端R用以接收來自第二比較器202的預設脈衝信號，其輸出端用以輸出該驅動脈衝信號。
此外，該回饋電路還包括一延遲電路206，設置於信號轉換電路106與RS觸發器204之間，用以對模擬信號VZCD進行延遲，並將延遲後的模擬信號送至RS觸發器204的預置端S。進一步，該回饋電路還包括一比較單元（圖中未示），設置於延遲電路206與RS觸發器204之間，用以將延遲後的模擬信號轉換為相應的數位延遲信號並送至RS觸發器204的預置端S。
在一實施例中，該脈衝分配電路包括一第一與閘電路300和一第二與閘電路302。
該第一與閘電路300具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其第一輸入端用以接收來自極性檢測電路的第一數位信號，其第二輸入端用以接收來自回饋電路的驅動脈衝信號，其輸出端輸出一第一控制信號至第一橋臂的第一開關Q1。
該第二與閘電路302具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其第一輸入端用以接收來自極性檢測電路的第二數位信號，其第二輸入端用以接收來自回饋電路的驅動脈衝信號，其輸出端輸出一第二控制信號至第一橋臂的第二開關Q2。由於第二與閘電路302所接收的驅動脈衝信號和第一與閘電路300所接收的驅動脈衝信號相同，第二數位信號與第一數位信號的電位極性始終相反，因而第一橋臂中的第一開關Q1和第二開關Q2在任意時刻只有一個開關開通，而另一開關處於關斷狀態。
例如，當輸入電壓極性為正時，第一數位信號為低電位且第二數位信號為高電位；當輸入電壓極性為負時，第一數位信號為高電位且第二數位信號為低電位。
本領域的技術人員應當理解，第4圖不僅可用來描述用於無橋PFC電路的控制電路，而且還可用於描述包含無橋PFC電路和控制電路的電源系統、與該控制電路相對應的控制方法。
以用於無橋PFC電路的控制方法為例，在該控制方法中，首先，檢測輸入電壓的極性，以輸出表徵輸入電壓極性的一第一數位信號和一第二數位信號；然後，根據反映電感元件的感應電壓的至少一感應信號、第一數位信號和第二數位信號，經由信號轉換處理，產生一模擬信號VZCD；接著，提供一預設脈衝信號，根據模擬信號VZCD和預設脈衝信號，產生一驅動脈衝信號；最後，根據第一數位信號和第二數位信號，將驅動脈衝信號分配至第一開關Q1與第二開關Q2，以便第一開關Q1和第二開關Q2其中之一執行開通操作。
第5圖繪示第4圖的控制電路中的信號轉換電路的第一實施例。第6圖繪示第5圖的信號轉換電路所輸出的電流過零檢測信號的波形示意圖。
參照第5圖，該控制電路包括一第一輔助繞組AUX1和一第二輔助繞組AUX2，均耦合至電感元件L1，第一輔助繞組AUX1產生的一第一感應信號與第二輔助繞組AUX2產生的一第二感應信號的極性相反。
在一實施例中，信號轉換電路106包括一第一模擬開關和一第二模擬開關。其中，第一模擬開關由第一電阻R1、第三二極體D3和第一開關管MOS1構成；第二模擬開關由第二電阻R2、第四二極體D4和第二開關管MOS2構成。
第一電阻R1的一端連接至第一輔助繞組AUX1的第一端。第三二極體D3的陽極連接至第一電阻R1的另一端，陰極連接至信號轉換電路106的輸出端以輸出該模擬信號VZCD。第一開關管MOS1的第一端連接至第一電阻R1的另一端以及第三二極體D3的陽極，第二端連接至接地端，控制端用以接收該第二數位信號Vpos。
第二電阻R2的一端連接至第二輔助繞組AUX2的第一端。第二輔助繞組AUX2和第一輔助繞組AUX1各自的第二端連接至接地端。第四二極體D4的陽極連接至第二電阻R2的另一端，陰極連接至信號轉換電路106的輸出端以輸出該模擬信號VZCD。第二開關管MOS2的第一端連接至第二電阻R2的另一端以及第四二極體D4的陽極，第二開關管MOS2的第二端連接至接地端，第二開關管MOS2的控制端用以接收該第一數位信號Vneg。
由第6圖可知，在輸入電壓的週期內，第一輔助繞組兩端的電壓VAUX1與第二輔助繞組兩端的電壓VAUX2的電壓波形始終相反。而第一模擬開關中的電阻R1與二極體D3的共同節點處的電位Va與第二模擬開關中的電阻R2與二極體D4的共同節點處的電位Vb在輸入電壓的前半週期和後半週期的波形剛好相反。例如，在輸入電壓的前半週期，電位Va為低電位，電位Vb跟隨第二輔助繞組的電壓波形變化，對應地，信號轉換電路106所輸出的模擬信號VZCD與電位Vb的波形相同。又如，在輸入電壓的後半週期，電位Vb為低電位，電位Va跟隨第一輔助繞組的電壓波形變化，對應地，信號轉換電路106輸出的模擬信號VZCD與電位Va的波形相同。
此外，模擬信號VZCD的波形中，t1~t2期間表示電感電流從正向峰值下降到零的階段，t2~t3期間表示電感電流從零到負向峰值的階段，t3~t4期間表示電感電流從負向峰值恢復至零電流的階段。類似地，t5~t6期間表示電感電流從負向峰值至零電流的階段， t6~t7期間表示電感電流從零到正向峰值的階段，t7~t8期間表示電感電流從正向峰值下降到零的階段。
第7圖繪示第4圖的控制電路中的信號轉換電路的第二實施例。第8圖繪示第7圖的信號轉換電路所輸出的電流過零檢測信號的波形示意圖。
參照第7圖，該控制電路包括一第一輔助繞組AUX1和一第二輔助繞組AUX2，均耦合至電感元件L1，第一輔助繞組AUX1產生的一第一感應信號與第二輔助繞組AUX2產生的一第二感應信號的極性相反。
在一實施例中，信號轉換電路106包括一第一模擬開關和一第二模擬開關。其中，第一模擬開關由第五電阻R5、第三開關管MOS3和第五開關管MOS5構成；第二模擬開關由第六電阻R6、第四開關管MOS4和第六開關管MOS6構成。
第五電阻R5的一端連接至第一輔助繞組AUX1的第一端。第三開關管MOS3的第一端連接至第一輔助繞組AUX1的第一端，其第二端連接至一第七二極體D7的陽極，其控制端連接至第五電阻R5的另一端。第五開關管MOS5的第一端連接至第五電阻R5的另一端和第三開關管MOS3的控制端，其第二端連接至接地端，其控制端用以接收第一數位信號Vneg。
第六電阻R6的一端連接至第二輔助繞組AUX2的第一端。第二輔助繞組AUX2和第一輔助繞組AUX1各自的第二端連接至接地端。第四開關管MOS4的第一端連接至第二輔助繞組AUX2的第一端，其第二端連接至一第八二極體D8的陽極，其控制端連接至第六電阻R6的另一端。第六開關管MOS6的第一端連接至第六電阻R6的另一端和第四開關管MOS4的控制端，其第二端連接至接地端，其控制端用以接收第二數位信號Vpos，第七二極體D7與第八二極體D8各自的陰極連接至信號轉換電路106的輸出端以輸出模擬信號VZCD。
第8圖中的第一輔助繞組AUX1、第二輔助繞組AUX2和模擬信號VZCD的各自波形與第6圖相同或相似，為描述簡便起見，此處不再贅述。
第9圖繪示第4圖的控制電路中的信號轉換電路的第三實施例。第10圖繪示第9圖的信號轉換電路所輸出的電流過零檢測信號的波形示意圖。
參照第9圖，該控制電路包括單個輔助繞組AUX1，耦合至電感元件L1，藉由該輔助繞組AUX1所產生的一第三感應信號、第一數位信號和第二數位信號來產生模擬信號VZCD。
在一實施例中，信號轉換電路106包括一第一模擬開關和一第二模擬開關。其中，第一模擬開關由第七電阻R7、第九二極體D9和第七開關管MOS7構成；第二模擬開關由第八電阻R8、第十二極體D10和第八開關管MOS8構成。
第七電阻R7的一端連接至輔助繞組AUX1的第一端。第九二極體D9的陽極連接至第七電阻R7的另一端，其陰極連接至信號轉換電路106的輸出端以輸出模擬信號VZCD。第七開關管MOS7的第一端連接至第七電阻R7的另一端以及第九二極體D9的陽極，其第二端連接至接地端，其控制端用以接收第二數位信號Vpos。
第八電阻R8的一端連接至輔助繞組AUX1的第二端。第十二極體D10的陽極連接至第八電阻R8的另一端，陰極連接至信號轉換電路106的輸出端以輸出該模擬信號VZCD。第八開關管MOS8的第一端連接至第八電阻R8的另一端以及第十二極體D10的陽極，其第二端連接至接地端，其控制端用以接收第一數位信號Vneg。
結合第9圖和第10圖，當輸入電壓位於前半週期時，第一數位信號Vneg為低電位，第二數位信號Vpos為高電位，此時第七開關管MOS7開通，第八開關管MOS8關斷，因而，Va3的電位持續為接地電壓，此時Vb3的電位跟隨輔助繞組AUX1的負極端子的電壓波形變化（與輔助繞組電壓波形VAUX1的變化趨勢相反）。類似地，當輸入電壓位於後半週期時，第一數位信號Vneg為高電位，第二數位信號Vpos為低電位，此時第七開關管MOS7關斷，第八開關管MOS8開通，因而，Vb3的電位持續為接地電壓，此時Va3的電位跟隨輔助繞組AUX1的正極端子的電壓波形變化（與輔助繞組電壓波形VAUX1的變化趨勢相同）。
第11圖繪示依據本發明的另一實施方式，用於PFC電路的控制電路的結構框圖。
參照第11圖，用於無橋PFC電路的控制電路包括一零電流檢測電路、一回饋電路和一脈衝分配電路。
該零電流檢測電路包括一邊沿檢測電路406和一使能電路。該邊沿檢測電路406接收反映電感元件L1的感應電壓的至少一感應信號，檢測並輸出該感應信號中的上升沿或下降沿。該使能電路對所檢測的上升沿或下降沿進行過濾，輸出一零電流檢測信號VZCD。
回饋電路用以接收該零電流檢測信號VZCD和一預設脈衝信號，並根據該模擬信號和該預設脈衝信號來產生一驅動脈衝信號。脈衝分配電路包括一極性檢測電路，該極性檢測電路接收輸入電壓，並輸出用以表徵輸入電壓極性的一第一數位信號和一第二數位信號，第一數位信號和第二數位信號的電位相反。該脈衝分配電路根據第一和第二數位信號將所接收的驅動脈衝信號分配至第一橋臂的第一開關Q1和第二開關Q2，以便第一開關Q1或第二開關Q2執行開通操作，第一開關Q1或第二開關Q2在經歷任一開關週期後，當流經電感元件L1的電流下降至一預設閾值時再執行下一開關週期的開通操作，並且第一開關Q1或第二開關Q2在每一開關週期中的開通時間相等。
將第11圖與第4圖進行比較，其主要的區別是在於，第11圖中的極性檢測電路不再檢測電感電流波形的過零點，而是用於將驅動脈衝信號分配給開關管Q1或Q2。亦即，第11圖的極性檢測電路所輸出的、用以表徵輸入電壓極性的第一和第二數位信號作用於驅動脈衝信號，以控制開關管Q1開通或開關管Q2開通。相比之下，第4圖的極性檢測電路需要將第一和第二數位信號送入信號轉換電路，以便信號轉換電路利用該第一和第二數位信號以及感應信號來輸出模擬信號VZCD，即，用於零電流檢測（ZCD，Zero Current Detection）的模擬信號。
在一實施例中，極性檢測電路包括一第一運算放大器604、一第一比較器606和一第一反相器608。其中，第一運算放大器604、第一比較器606和第一反相器608分別與第4圖中的第一運算放大器100、第一比較器102和第一反相器104的連接方式相同或相似，為描述方便起見，此處不再贅述。
在一實施例中，回饋電路包括一第二運算放大器500、一第二比較器502和一RS觸發器504。其中，第二運算放大器500、第二比較器502和RS觸發器504分別與第4圖中的第二運算放大器200、第二比較器202和RS觸發器204的連接方式相同或相似，為描述方便起見，此處不再贅述。
此外，零電流檢測電路還包括一延遲電路408，設置於使能電路與RS觸發器504之間，用以對零電流檢測信號VZCD進行延遲，並將延遲後的零電流檢測信號送至RS觸發器504的預置端S。如第11圖所示，使能電路由開關管MOS1、電阻R1和電容C2構成，用於選擇正確的邊沿信號，避免產生錯誤的電流過零檢測信號，下文中將結合第12圖和第13圖進一步加以說明。
在一實施例中，零電流檢測電路還包括一比較單元（圖中未示），設置於延遲電路408與RS觸發器504之間，用以將延遲後的零電流檢測信號轉換為相應的數位延遲信號並送至RS觸發器504的預置端S。
在一實施例中，該脈衝分配電路包括一第一與閘電路600和一第二與閘電路602。
該第一與閘電路600具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其第一輸入端用以接收來自極性檢測電路的第一數位信號，其第二輸入端用以接收來自回饋電路的驅動脈衝信號，其輸出端輸出一第一控制信號至第一橋臂的第一開關Q1。
該第二與閘電路602具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其第一輸入端用以接收來自極性檢測電路的第二數位信號，其第二輸入端用以接收來自回饋電路的驅動脈衝信號，其輸出端輸出一第二控制信號至第一橋臂的第二開關Q2。由於第二與閘電路602所接收的驅動脈衝信號和第一與閘電路600所接收的驅動脈衝信號相同，第二數位信號與第一數位信號的電位極性始終相反，因而第一橋臂中的第一開關Q1和第二開關Q2在任意時刻只有一個開關開通，而另一開關處於關斷狀態。
例如，當輸入電壓極性為正時，第一數位信號為低電位且第二數位信號為高電位；當輸入電壓極性為負時，第一數位信號為高電位且第二數位信號為低電位。
在一實施例中，使能電路包括開關管MOS1、電阻R1和電容C2。具體地，開關管MOS1的第一端電性連接至電阻R1的第一端，開關管MOS1的第二端連接至邊沿檢測電路406的輸出端，開關管MOS1的第三端連接至接地電壓。電阻R1的第一端電性連接至開關管MOS1的第一端，電阻R1的第二端電性連接至回饋電路的輸出端。電容C2的一端連接至開關管MOS1的第一端和電阻R1的第一端，電容C2的另一端連接至開關管MOS1的第三端。使能電路根據回饋電路輸出的驅動脈衝信號對邊沿檢測電路406輸出的感應信號中的上升沿或下降沿進行過濾，從而提取正確的邊沿信號。
本領域的技術人員應當理解，第11圖不僅可用來描述用於無橋PFC電路的控制電路，而且還可用於描述包含無橋PFC電路和控制電路的電源系統、與該控制電路相對應的控制方法。
以用於無橋PFC電路的控制方法為例，在該控制方法中，首先，接收用以反映電感元件的感應電壓的至少一感應信號，經由邊沿檢測和過濾處理，產生一零電流檢測信號；然後，提供一預設脈衝信號，根據零電流檢測信號和預設脈衝信號，產生一驅動脈衝信號；接著，檢測輸入電壓的極性，以輸出表徵輸入電壓極性的一第一數位信號和一第二數位信號；最後，根據第一數位信號和第二數位信號，將驅動脈衝信號分配至第一開關Q1與第二開關Q2，以便第一開關Q1和第二開關Q2其中之一執行開通操作。
第12圖繪示第11圖的控制電路中的邊沿檢測電路的第一實施例。第13圖繪示第12圖的邊沿檢測電路所輸出的電流過零檢測信號的波形示意圖。
參照第12圖，該控制電路包括一第一輔助繞組AUX1和一第二輔助繞組AUX2，均耦合至電感元件L1，第一輔助繞組AUX1產生的一第一感應信號與第二輔助繞組AUX2產生的一第二感應信號的極性相反。
在一實施例中，邊沿檢測電路包括一第一模擬開關和一第二模擬開關。其中，第一模擬開關由第三電阻R3、第五二極體D5和第三電容C3構成；第二模擬開關由第四電阻R4、第六二極體D6和第四電容C4構成。
第三電阻R3的一端連接至第一輔助繞組AUX1的第一端。第五二極體D5的陰極連接至第一輔助繞組AUX1的第一端，陽極連接至第三電阻R3的另一端。第三電容C3的一端連接至第五二極體D5的陽極，另一端連接至接地端。
第四電阻R4的一端連接至第二輔助繞組AUX2的第一端。第二輔助繞組AUX2和第一輔助繞組AUX1各自的第二端連接至接地端。第六二極體D6的陰極連接至第二輔助繞組AUX2的第一端，陽極連接至第四電阻R4的另一端。第四電容C4的一端連接至第六二極體D6的陽極，另一端連接至接地端，其中，第五二極體D5的陽極和第六二極體D6的陽極還分別連接第三二極體D3和第四二極體D4，藉由第三二極體D3和第四二極體D4輸出零電流檢測信號VZCD。
結合第12圖和第13圖，在t1時刻，電容C3上的電壓Vc3從正壓信號變成負壓信號，存在一個下降沿。如果未設置上述使能電路，經過二極體D3和D4所組成的邏輯與電路後，VZCD在t1時刻將同時產生一對應的下降沿波形。然而，該下降沿是因為開關管動作導致輔助繞組兩端電壓的反轉，並非正確的邊沿信號。因而，藉由使能電路來接收開關管的驅動信號VDRV，經過電阻R1和C2後產生一定的延時，以驅動開關管MOS1從而使VZCD在VDRV為正的時間段內是一個低電位信號，如第13圖中的VTH。這樣，通過VZCD和使能電路就過濾了錯誤的跳變信號，得到正確的零電流檢測信號。
第14圖繪示第12圖的控制電路中的邊沿檢測電路的第二實施例。第15圖繪示第14圖的邊沿檢測電路所輸出的電流過零檢測信號的波形示意圖。
參照第14圖，該邊沿檢測電路包括一第一檢測模組和一第二檢測模組。其中，該第一檢測模組由一第一運算放大器A2-1、一RC電路、一反相器N2-1和一反及閘電路2-1構成；該第二檢測模組由一第二運算放大器A2-2、一RC電路、一反相器N2-2和一反及閘電路2-2構成。
第一運算放大器A2-1具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其第一輸入端連接至第一輔助繞組AUX1的第一端，其第二輸入端連接至一接地電壓，其輸出端輸出一第三數位信號VD2-1。RC電路具有一第一電阻R2-1和一第一電容C2-1，第一電阻R2-1的一端連接至第一運算放大器A2-1的輸出端，第一電容C2-1的一端連接至接地端。反相器N2-1的輸入端連接至第一電阻R2-1和第一電容C2-1的共同節點。反及閘電路2-1具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其第一輸入端連接至第一運算放大器A2-1的輸出端，其第二輸入端連接至反相器N2-1的輸出端，其輸出端輸出一第一脈衝信號VD2-3。
第二運算放大器A2-2具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其第一輸入端連接至第一輔助繞組AUX2的第一端，其第二輸入端連接至一接地電壓，其輸出端輸出一第四數位信號VD2-2。RC電路具有一第二電阻R2-2和一第二電容C2-2，第二電阻R2-2的一端連接至第二運算放大器A2-2的輸出端，第二電容C2-2的一端連接至接地端。反相器N2-2的輸入端連接至第二電阻R2-2和第二電容C2-2的共同節點。反及閘電路2-2具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其第一輸入端連接至第二運算放大器A2-2的輸出端，其第二輸入端連接至反相器N2-2的輸出端，其輸出端輸出一第二脈衝信號VD2-4。其中，第一脈衝信號VD2-3和第二脈衝信號VD2-4透過及閘電路2-3進行邏輯與操作，以得到該零電流檢測信號VZCD2。
參照第15圖，第一運算放大器A2-1輸出的第三數位信號VD2-1用於對輔助繞組AUX1的電壓波形的上升沿進行檢測，第二運算放大器A2-2輸出的第四數位信號VD2-2用於對輔助繞組AUX2的電壓波形的上升沿進行檢測，因而邊沿檢測電路也可稱為上升沿檢測電路。此外，零電流檢測信號VZCD2為第一脈衝信號VD2-3與第二脈衝信號VD2-4進行邏輯與操作得到的電壓波形。
第16圖繪示第12圖的控制電路中的邊沿檢測電路的第三實施例。第17圖繪示第16圖的邊沿檢測電路所輸出的電流過零檢測信號的波形示意圖。
參照第16圖，控制電路包括單個輔助繞組AUX1，耦合至電感元件L1，藉由輔助繞組AUX1所產生的一第三感應信號來檢測並輸出第三感應信號中的上升沿或下降沿。
邊沿檢測電路包括一檢測模組，該檢測模組具有一運算放大器A3-1、一RC電路、一反相器N3-1、一反及閘電路3-1和一或閘電路3-2構成。
運算放大器A3-1具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其第一輸入端連接至輔助繞組AUX1的第一端，其第二輸入端連接至一接地端，其輸出端輸出一數位信號VD3-1。RC電路具有一電阻R3-1和一電容C3-1，該電阻R3-1的一端連接至運算放大器A3-1的輸出端，該電容C3-1的一端連接至接地端。反相器N3-1的輸入端連接至該電阻R3-1和該電容C3-1的共同節點。反及閘電路3-1具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其第一輸入端連接至運算放大器A3-1的輸出端，其第二輸入端連接至反相器N3-1的輸出端，其輸出端輸出一第一脈衝信號VD3-3。或閘電路3-2具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其第一輸入端連接至運算放大器A3-1的輸出端，其第二輸入端連接至反相器N3-1的輸出端，其輸出端輸出一第二脈衝信號VD3-4。第一脈衝信號VD3-3和第二脈衝信號VD3-4透過及閘電路3-3進行邏輯與操作，以得到零電流檢測信號VZCD3。
結合第16圖和第17圖，電阻R3-1、電容C3-1、反閘N3-1、反及閘3-1構成上升沿檢測電路，將輔助繞組AUX1的感應電壓的上升沿轉化為負邏輯的窄脈衝VD3-3。電阻R3-1、電容C3-1、反閘N3-1、或閘3-2構成下降沿檢測電路，將輔助繞組AUX1的感應電壓的下降沿轉化為負邏輯的窄脈衝VD3-4。及閘3-3將上升沿檢測電路和下降沿檢測電路各自形成的窄脈衝組合在一起，從而產生零電流檢測信號VZCD3。因此，該實施例可將輔助繞組的感應電壓波形的上升沿和下降沿都轉化為負邏輯的窄脈衝，從而實現上升沿檢測和下降沿檢測的功能。
第18圖繪示第12圖的控制電路中的邊沿檢測電路的第四實施例。第19圖繪示第18圖的邊沿檢測電路所輸出的電流過零檢測信號的波形示意圖。
參照第18圖，該控制電路包括單個輔助繞組AUX1，耦合至電感元件L1，藉由輔助繞組AUX1所產生的感應信號來檢測並輸出感應信號中的上升沿或下降沿。
邊沿檢測電路包括一第一光耦合器4-1和一第二光耦合器4-2。第一光耦合器4-1的第一輸入端連接至輔助繞組AUX1的第二端，第二輸入端經由一第一電阻R4-1連接至輔助繞組AUX1的第一端，第一輸出端連接至一電源電壓VCC。第二光耦合器4-2的第一輸入端連接至第一光耦合器4-1的第二輸入端，其第二輸入端連接至輔助繞組AUX1的第二端，第一輸出端連接至電源電壓VCC，其第二輸出端連接至第一光耦合器4-1的第二輸出端從而輸出零電流檢測信號VZCD4。
結合第18圖和第19圖，輔助繞組AUX1的感應電壓無跳變時，該感應電壓可令光耦合器4-1和4-2中的一個導通，從而使零電流檢測信號VZCD4為高電位；當輔助繞組的感應電壓反轉時（包括感應電壓從負壓調變為正壓以及從正壓調變為負壓），必然經過光耦合器4-1和4-2共同的截止區S，此時，零電流檢測信號VZCD4為低電位，從而輸出一負邏輯的窄脈衝，同樣能夠實現輔助繞組的感應電壓的邊沿檢測功能，進而確定電感電流的過零點。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
AC．．．交流電源
L、L1．．．電感元件
Q1、Q2．．．開關
D1~D10．．．二極體
Co、C1~C4、C2-1、C2-2、C3-1．．．電容
100、200、500、604．．．運算放大器
102、202、502、606．．．比較器
104、608、N2-1、N2-2、N3-1．．．反相器
106．．．信號轉換電路
A2-1、A2-2、A3-1．．．比較器
VZCD、VZCD2~VZCD4．．．模擬信號
300、302、600、602．．．與閘電路
R1~R8、R2-1、R2-2、R3-1、R4-1．．．電阻
204、504．．．RS觸發器
S、R、Q．．．端子
206、408．．．延遲電路
AUX1、AUX2．．．輔助繞組
MOS1~MOS8．．．開關管
Vpos、Vneg、VD2-1~VD2-4、VD3-1~VD3-4．．．信號
VAUX1、VAUX2、Vref、VTH、VCC．．．電壓
Va、Vb、Va2、Vb2、Va3、Vb3、Vc3、Vc4．．．電位
t1~t8．．．時刻
406．．．邊沿檢測電路
2-1、2-2、3-1．．．反及閘電路
3-2．．．或閘電路
2-3、3-3．．．及閘電路
4-1、4-2．．．光耦合器
S．．．截止區
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：
第1圖繪示無橋PFC電路的電路結構圖;
第2圖繪示第1圖中的無橋PFC電路工作於電流臨界連續模式（CRM）時的電感電流波形、電感峰值電流波形、電感平均電流波形以及開關管的驅動信號的波形示意圖；
第3(a)圖繪示第1圖中的交流輸入電壓為正向電壓時，第二開關管導通時的電流路徑示意圖，第3(b)圖繪示第1圖中的交流輸入電壓為正向電壓時，第二開關管關斷並通過第一開關管的體二極體進行續流時的電流路徑示意圖；
第3(c)圖繪示第1圖中的交流輸入電壓為負向電壓時，第一開關管導通時的電流路徑示意圖，第3(d)圖繪示第1圖中的交流輸入電壓為負向電壓時，第一開關管關斷並通過第二開關管的體二極體進行續流時的電流路徑示意圖；
第4圖繪示依據本發明的一實施方式，用於PFC電路的控制電路的結構框圖；
第5圖繪示第4圖的控制電路中的信號轉換電路的第一實施例；
第6圖繪示第5圖的信號轉換電路所輸出的電流過零檢測信號的波形示意圖；
第7圖繪示第4圖的控制電路中的信號轉換電路的第二實施例；
第8圖繪示第7圖的信號轉換電路所輸出的電流過零檢測信號的波形示意圖；
第9圖繪示第4圖的控制電路中的信號轉換電路的第三實施例；
第10圖繪示第9圖的信號轉換電路所輸出的電流過零檢測信號的波形示意圖；
第11圖繪示依據本發明的另一實施方式，用於PFC電路的控制電路的結構框圖；
第12圖繪示第11圖的控制電路中的邊沿檢測電路的第一實施例；
第13圖繪示第12圖的邊沿檢測電路所輸出的電流過零檢測信號的波形示意圖；
第14圖繪示第12圖的控制電路中的邊沿檢測電路的第二實施例；
第15圖繪示第14圖的邊沿檢測電路所輸出的電流過零檢測信號的波形示意圖；
第16圖繪示第12圖的控制電路中的邊沿檢測電路的第三實施例；
第17圖繪示第16圖的邊沿檢測電路所輸出的電流過零檢測信號的波形示意圖；
第18圖繪示第12圖的控制電路中的邊沿檢測電路的第四實施例；
第19圖繪示第18圖的邊沿檢測電路所輸出的電流過零檢測信號的波形示意圖。
AC．．．交流電源
L1．．．電感元件
Q1、Q2．．．開關
D1、D2．．．二極體
C1．．．電容
100、200．．．運算放大器
102、202．．．比較器
104．．．反相器
106．．．信號轉換電路
VZCD．．．模擬信號
300、302．．．與閘電路
204．．．RS觸發器
S、R、Q．．．端子
206．．．延遲電路
Vpos、Vneg．．．信號
Vref．．．電壓

Claims (64)

  1. 一種用於功率因數校正電路的控制電路，該功率因數校正電路包括一電感元件、一第一橋臂以及與該第一橋臂並聯連接的一第二橋臂，該第一橋臂具有串聯連接的一第一開關和一第二開關，該第一開關和該第二開關的共同節點經由該電感元件耦接至一輸入電壓，該控制電路包括：
    一零電流檢測電路，包括：
    一極性檢測電路，用以接收該輸入電壓，並輸出用以表徵輸入電壓極性的一第一數位信號和一第二數位信號，該第一數位信號和該第二數位信號的電位相反；以及
    一信號轉換電路，接收用以反映該電感元件的感應電壓的至少一感應信號、該第一數位信號和該第二數位信號，並產生一模擬信號；
    一回饋電路，用以接收該模擬信號和一預設脈衝信號，並產生一驅動脈衝信號；以及
    一脈衝分配電路，用以根據該第一數位信號和該第二數位信號，將該驅動脈衝信號分配至該第一橋臂的第一開關和第二開關，以便該第一開關或該第二開關執行開通操作，
    其中，該第一開關或該第二開關在經歷任一開關週期後，當流經該電感元件的電流下降至一預設閾值時再執行下一開關週期的開通操作，並且第一開關或第二開關在每一開關週期中的開通時間相等。
  2. 根據請求項1所述之控制電路，其中，該極性檢測電路包括：
    一第一運算放大器，具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其第一輸入端和第二輸入端分別連接至該輸入電壓的兩端，其輸出端用以輸出反映輸入電壓極性的一電壓信號；
    一第一比較器，具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其第一輸入端耦接至該第一運算放大器的輸出端，其第二輸入端耦接至一第一參考電壓，其輸出端用以輸出該第一數位信號；以及
    一第一反相器，用以將該第一數位信號轉換為該第二數位信號。
  3. 根據請求項1所述之控制電路，其中，該控制電路包括一第一輔助繞組和一第二輔助繞組，均耦合至該電感元件，該第一輔助繞組產生的一第一感應信號與該第二輔助繞組產生的一第二感應信號的極性相反。
  4. 根據請求項3所述之控制電路，其中，該信號轉換電路包括：
    一第一模擬開關，具有：
    一第一電阻，其一端連接至該第一輔助繞組的第一端；
    一第三二極體，其陽極連接至該第一電阻的另一端，其陰極連接至該信號轉換電路的輸出端以輸出該模擬信號；以及
    一第一開關管，其第一端連接至該第一電阻的另一端以及該第三二極體的陽極，其第二端連接至接地端，其控制端用以接收該第二數位信號；以及
    一第二模擬開關，具有：
    一第二電阻，其一端連接至該第二輔助繞組的第一端，該第二輔助繞組和該第一輔助繞組各自的第二端連接至接地端；
    一第四二極體，其陽極連接至該第二電阻的另一端，其陰極連接至該信號轉換電路的輸出端以輸出該模擬信號；以及
    一第二開關管，其第一端連接至該第二電阻的另一端以及該第四二極體的陽極，其第二端連接至接地端，其控制端用以接收該第一數位信號。
  5. 根據請求項3所述之控制電路，其中，該信號轉換電路包括：
    一第一模擬開關，具有：
    一第五電阻，其一端連接至該第一輔助繞組的第一端；
    一第三開關管，其第一端連接至該第一輔助繞組的第一端，其第二端連接至一第七二極體的陽極，其控制端連接至該第五電阻的另一端；以及
    一第五開關管，其第一端連接至該第五電阻的另一端和該第三開關管的控制端，其第二端連接至接地端，其控制端用以接收該第一數位信號；以及
    一第二模擬開關，具有：
    一第六電阻，其一端連接至該第二輔助繞組的第一端，該第二輔助繞組和該第一輔助繞組各自的第二端連接至接地端；
    一第四開關管，其第一端連接至該第二輔助繞組的第一端，其第二端連接至一第八二極體的陽極，其控制端連接至該第六電阻的另一端；以及
    一第六開關管，其第一端連接至該第六電阻的另一端和該第四開關管的控制端，其第二端連接至接地端，其控制端用以接收該第二數位信號，第七二極體與第八二極體各自的陰極連接至該信號轉換電路的輸出端以輸出該模擬信號。
  6. 根據請求項1所述之控制電路，其中，該控制電路包括一第三輔助繞組，耦合至該電感元件，藉由該第三輔助繞組所產生的一第三感應信號、該第一數位信號和該第二數位信號來產生該模擬信號。
  7. 根據請求項6所述之控制電路，其中，該信號轉換電路包括：
    一第一模擬開關，具有：
    一第七電阻，其一端連接至該第三輔助繞組的第一端；
    一第九二極體，其陽極連接至該第七電阻的另一端，其陰極連接至該信號轉換電路的輸出端以輸出該模擬信號；以及
    一第七開關管，其第一端連接至該第七電阻的另一端以及該第九二極體的陽極，其第二端連接至接地端，其控制端用以接收該第二數位信號；以及
    一第二模擬開關，具有：
    一第八電阻，其一端連接至該第三輔助繞組的第二端；
    一第十二極體，其陽極連接至該第八電阻的另一端，其陰極連接至該信號轉換電路的輸出端以輸出該模擬信號；以及
    一第八開關管，其第一端連接至該第八電阻的另一端以及該第十二極體的陽極，其第二端連接至接地端，其控制端用以接收該第一數位信號。
  8. 根據請求項1所述之控制電路，其中，該回饋電路包括：
    一第二運算放大器，具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其第一輸入端用以接收該功率因數控制電路的輸出電壓，其第二輸入端耦接至一第二參考電壓，其輸出端輸出一差值放大信號；
    一第二比較器，具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其第一輸入端耦接至該第二運算放大器的輸出端，其第二輸入端用以接收一鋸齒波電壓信號，其輸出端輸出該預設脈衝信號；以及
    一RS觸發器，具有一預置端、一復位端和一輸出端，其預置端用以接收來自該信號轉換電路的該模擬信號，其復位端用以接收來自第二比較器的該預設脈衝信號，其輸出端用以輸出該驅動脈衝信號。
  9. 根據請求項8所述之控制電路，其中，該回饋電路還包括一延遲電路，設置於該信號轉換電路與該RS觸發器之間，用以對該模擬信號進行延遲，並將延遲後的該模擬信號送至該RS觸發器的預置端。
  10. 根據請求項9所述之控制電路，其中，該回饋電路還包括一比較單元，設置於該延遲電路與該RS觸發器之間，用以將延遲後的該模擬信號轉換為相應的數位延遲信號並送至該RS觸發器的預置端。
  11. 根據請求項1所述之控制電路，其中，該脈衝分配電路包括：
    一第一與閘電路，具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其第一輸入端用以接收該第一數位信號，其第二輸入端用以接收該驅動脈衝信號，其輸出端輸出一第一控制信號至該第一橋臂的第一開關；以及
    一第二與閘電路，具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其第一輸入端用以接收該第二數位信號，其第二輸入端用以接收該驅動脈衝信號，其輸出端輸出一第二控制信號至該第一橋臂的第二開關。
  12. 根據請求項11所述之控制電路，其中，當該輸入電壓極性為正時，該第一數位信號為低電位且該第二數位信號為高電位；當該輸入電壓極性為負時，該第一數位信號為高電位且該第二數位信號為低電位。
  13. 一種電源系統，包括：
    一功率因數校正電路，包括：
    一第一橋臂，包括串聯連接的一第一開關和一第二開關，該第一開關和該第二開關的共同節點經由一電感元件耦接至一輸入電壓的一端；以及
    一第二橋臂，包括串聯連接的一第三開關和一第四開關，該第三開關和該第四開關的共同節點耦接至該輸入電壓的另一端；以及
    一控制電路，包括：
    一零電流檢測電路，具有一極性檢測電路和一信號轉換電路，其中，該極性檢測電路用以接收該輸入電壓並輸出用以表徵輸入電壓極性的一第一數位信號和一第二數位信號，該第一數位信號和該第二數位信號的電位相反，該信號轉換電路接收用以反映該電感元件的感應電壓的至少一感應信號、該第一數位信號和該第二數位信號並產生一模擬信號；
    一回饋電路，用以接收該模擬信號和一預設脈衝信號，並產生一驅動脈衝信號；以及
    一脈衝分配電路，用以根據該第一數位信號和該第二數位信號，將該驅動脈衝信號分配至該第一橋臂的第一開關和第二開關，以便該第一開關或該第二開關執行開通操作，
    其中，該第一開關或該第二開關在經歷任一開關週期後，當流經該電感元件的電流下降至一預設閾值時再執行下一開關週期的開通操作，並且第一開關或第二開關在每一開關週期中的開通時間相等。
  14. 根據請求項13所述之電源系統，其中，該極性檢測電路包括：
    一第一運算放大器，具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其第一輸入端和第二輸入端分別連接至該輸入電壓的兩端，其輸出端用以輸出反映輸入電壓極性的一電壓信號；
    一第一比較器，具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其第一輸入端耦接至該第一運算放大器的輸出端，其第二輸入端耦接至一第一參考電壓，其輸出端用以輸出該第一數位信號；以及
    一第一反相器，用以將該第一數位信號轉換為該第二數位信號。
  15. 根據請求項13所述之電源系統，其中，該控制電路包括一第一輔助繞組和一第二輔助繞組，均耦合至該電感元件，該第一輔助繞組產生的一第一感應信號與該第二輔助繞組產生的一第二感應信號的極性相反。
  16. 根據請求項13所述之電源系統，其中，該控制電路包括一第三輔助繞組，耦合至該電感元件，藉由該第三輔助繞組所產生的一第三感應信號、該第一數位信號和該第二數位信號來產生該模擬信號。
  17. 根據請求項13所述之電源系統，其中，該回饋電路包括：
    一第二運算放大器，具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其第一輸入端用以接收該功率因數控制電路的輸出電壓，其第二輸入端耦接至一第二參考電壓，其輸出端輸出一差值放大信號；
    一第二比較器，具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其第一輸入端耦接至該第二運算放大器的輸出端，其第二輸入端用以接收一鋸齒波電壓信號，其輸出端輸出該預設脈衝信號；以及
    一RS觸發器，具有一預置端、一復位端和一輸出端，其預置端用以接收來自該信號轉換電路的該模擬信號，其復位端用以接收來自第二比較器的該預設脈衝信號，其輸出端用以輸出該驅動脈衝信號。
  18. 根據請求項13所述之電源系統，其中，該脈衝分配電路包括：
    一第一與閘電路，具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其第一輸入端用以接收該第一數位信號，其第二輸入端用以接收該驅動脈衝信號，其輸出端輸出一第一控制信號至該第一橋臂的第一開關；以及
    一第二與閘電路，具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其第一輸入端用以接收該第二數位信號，其第二輸入端用以接收該驅動脈衝信號，其輸出端輸出一第二控制信號至該第一橋臂的第二開關。
  19. 根據請求項13所述之電源系統，其中，該第一橋臂中的第一開關和第二開關為快速恢復MOSFET，該第二橋臂中的第三開關和第四開關為慢速恢復MOSFET。
  20. 根據請求項19所述之電源系統，其中，該第一開關和第二開關為寬禁帶半導體型器件。
  21. 根據請求項20所述之電源系統，其中，該寬禁帶半導體型器件為碳化矽或氮化鎵。
  22. 一種用於功率因數校正電路的控制方法，該功率因數校正電路包括一電感元件、一第一橋臂以及與該第一橋臂並聯連接的一第二橋臂，該第一橋臂具有串聯連接的一第一開關和一第二開關，該第一開關和該第二開關的共同節點經由該電感元件耦接至一輸入電壓，該控制方法包括：
    （a）檢測該輸入電壓的極性，以輸出表徵該輸入電壓極性的一第一數位信號和一第二數位信號；
    （b）根據反映該電感元件的感應電壓的至少一感應信號、該第一數位信號和該第二數位信號，經由信號轉換處理，產生一模擬信號；
    （c）提供一預設脈衝信號，根據該模擬信號和該預設脈衝信號，產生一驅動脈衝信號；
    （d）根據該第一數位信號和該第二數位信號，將該驅動脈衝信號分配至該第一開關與該第二開關，以便該第一開關和該第二開關其中之一執行開通操作。
  23. 根據請求項22所述之控制方法，其中，該第一開關或該第二開關在經歷任一開關週期後，當流經該電感元件的電流下降至一預設閾值時再執行下一開關週期的開通操作，並且第一開關或第二開關在每一開關週期中的開通時間相等。
  24. 根據請求項22所述之控制方法，其中，上述步驟a還包括：
    對該輸入電壓進行差分放大，得到反映輸入電壓極性的一電壓信號；
    將該電壓信號與一第一參考電壓進行比較，得到並輸出該第一數位信號；
    對該第一數位信號進行反相處理，得到並輸出該第二數位信號。
  25. 根據請求項24所述之控制方法，其中，當該輸入電壓極性為正時，該第一數位信號為一低電位且該第二數位信號為一高電位；當該輸入電壓極性為負時，該第一數位信號為一高電位且該第二數位信號為一低電位。
  26. 根據請求項22所述之控制方法，其中，該控制方法還包括：
    藉由一第一輔助繞組和一第二輔助繞組來產生相應的一第一感應信號和一第二感應信號，該第一輔助繞組和該第二輔助繞組均耦合至該電感元件，其中第一感應信號與第二感應信號的極性相反。
  27. 根據請求項22所述之控制方法，其中，該控制方法還包括：
    藉由一第三輔助繞組來產生相應的一第三感應信號，該第三輔助繞組耦合至該電感元件。
  28. 根據請求項22所述之控制方法，其中，上述步驟c還包括：
    將該功率因數控制電路的輸出電壓與一第二參考電壓進行差分放大，以輸出一差值放大信號；
    將該差值放大信號與一鋸齒波電壓信號進行比較，以輸出該預設脈衝信號；以及
    將該模擬信號和該預設脈衝信號分別輸入至一RS觸發器的預置端和復位端，藉由該RS觸發器輸出該驅動脈衝信號。
  29. 根據請求項28所述之控制方法，其中，上述步驟c還包括：
    對該模擬信號進行延遲處理，並將延遲後的該模擬信號送至該RS觸發器的預置端。
  30. 根據請求項22所述之控制方法，其中，上述步驟d還包括：
    對該第一數位信號與該驅動脈衝信號進行邏輯與操作，並將處理後的一第一控制信號送至該第一開關的控制端；以及
    對該第二數位信號與該驅動脈衝信號進行邏輯與操作，並將處理後的一第二控制信號送至該第二開關的控制端，
    其中，藉由該第一控制信號或該第二控制信號相應地使該第一開關或該第二開關執行開通操作。
  31. 一種用於功率因數校正電路的控制電路，該功率因數校正電路包括一電感元件、一第一橋臂以及與該第一橋臂並聯連接的一第二橋臂，該第一橋臂具有串聯連接的一第一開關和一第二開關，該第一開關和該第二開關的共同節點經由該電感元件耦接至一輸入電壓，該控制電路包括：
    一零電流檢測電路，包括：
    一邊沿檢測電路，用以接收反映該電感元件的感應電壓的至少一感應信號，檢測並輸出該感應信號中的上升沿或下降沿；以及
    一使能電路，用以對所檢測的上升沿或下降沿進行過濾，輸出一零電流檢測信號；
    一回饋電路，用以接收該零電流檢測信號和一預設脈衝信號，並產生一驅動脈衝信號；以及
    一脈衝分配電路，包括一極性檢測電路，該極性檢測電路接收該輸入電壓，並輸出用以表徵輸入電壓極性的一第一數位信號和一第二數位信號，該第一數位信號和該第二數位信號的電位相反，其中，該脈衝分配電路根據該第一數位信號和該第二數位信號將所接收的驅動脈衝信號分配至該第一橋臂的第一開關和第二開關，以便該第一開關或第二開關執行開通操作，
    其中，該第一開關或該第二開關在經歷任一開關週期後，當流經該電感元件的電流下降至一預設閾值時再執行下一開關週期的開通操作，並且第一開關或第二開關在每一開關週期中的開通時間相等。
  32. 根據請求項31所述之控制電路，其中，該控制電路包括一第一輔助繞組和一第二輔助繞組，均耦合至該電感元件，該第一輔助繞組產生的一第一感應信號與該第二輔助繞組產生的一第二感應信號的極性相反。
  33. 根據請求項32所述之控制電路，其中，該邊沿檢測電路包括：
    一第一檢測模組，具有：
    一第三電阻，其一端連接至該第一輔助繞組的第一端；
    一第五二極體，其陰極連接至該第一輔助繞組的第一端，其陽極連接至該第三電阻的另一端；及
    一第三電容，其一端連接至第五二極體的陽極，其另一端連接至接地端；
    一第二檢測模組，具有：
    一第四電阻，其一端連接至該第二輔助繞組的第一端，該第二輔助繞組和該第一輔助繞組各自的第二端連接至接地端；
    一第六二極體，其陰極連接至該第二輔助繞組的第一端，其陽極連接至該第四電阻的另一端；及
    一第四電容，其一端連接至第六二極體的陽極，其另一端連接至接地端，
    其中，該第五二極體的陽極和該第六二極體的陽極還分別連接一第三二極體和一第四二極體，藉由該第三二極體和第四二極體輸出該零電流檢測信號。
  34. 根據請求項32所述之控制電路，其中，該邊沿檢測電路包括：
    一第一檢測模組，具有：
    一第一運算放大器，具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其第一輸入端連接至該第一輔助繞組的第一端，其第二輸入端連接至一接地電壓，其輸出端輸出一第三數位信號；
    一RC電路，具有一第一電阻和一第一電容，該第一電阻的一端連接至該第一運算放大器的輸出端，該第一電容的一端連接至接地端；
    一反相器，其輸入端連接至該第一電阻和該第一電容的共同節點；
    一反及閘電路，具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其第一輸入端連接至該第一運算放大器的輸出端，其第二輸入端連接至該反相器的輸出端，其輸出端輸出一第一脈衝信號；以及
    一第二檢測模組，具有：
    一第二運算放大器，具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其第一輸入端連接至該第二輔助繞組的第一端，其第二輸入端連接至一接地電壓，其輸出端輸出一第四數位信號，該第二輔助繞組和該第一輔助繞組各自的第二端連接至接地端；
    一RC電路，具有一第二電阻和一第二電容，該第二電阻的一端連接至該第二運算放大器的輸出端，該第二電容的一端連接至接地端；
    一反相器，其輸入端連接至該第二電阻和該第二電容的共同節點；
    一反及閘電路，具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其第一輸入端連接至該第二運算放大器的輸出端，其第二輸入端連接至該反相器的輸出端，其輸出端輸出一第二脈衝信號；
    其中，該第一脈衝信號和該第二脈衝信號進行邏輯與操作，以得到該零電流檢測信號。
  35. 根據請求項31所述之控制電路，其中，該控制電路包括一第三輔助繞組，耦合至該電感元件，藉由該第三輔助繞組所產生的一第三感應信號來檢測並輸出該第三感應信號中的上升沿或下降沿。
  36. 根據請求項35所述之控制電路，其中，該邊沿檢測電路包括：
    一檢測模組，具有：
    一運算放大器，具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其第一輸入端連接至該第三輔助繞組的第一端，其第二輸入端連接至一接地端，其輸出端輸出一數位信號；
    一RC電路，具有一電阻和一電容，該電阻的一端連接至該運算放大器的輸出端，該電容的一端連接至接地端；
    一反相器，其輸入端連接至該電阻和該電容的共同節點；
    一反及閘電路，具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其第一輸入端連接至該運算放大器的輸出端，其第二輸入端連接至該反相器的輸出端，其輸出端輸出一第一脈衝信號；
    一或閘電路，具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其第一輸入端連接至該運算放大器的輸出端，其第二輸入端連接至該反相器的輸出端，其輸出端輸出一第二脈衝信號；
    其中，該第一脈衝信號和該第二脈衝信號進行邏輯與操作，以得到該零電流檢測信號。
  37. 根據請求項35所述之控制電路，其中，該邊沿檢測電路包括：
    一第一光耦合器，其第一輸入端連接至該第三輔助繞組的第二端，其第二輸入端經由一第一電阻連接至該第三輔助繞組的第一端，其第一輸出端連接至一電源電壓；
    一第二光耦合器，其第一輸入端連接至該第一光耦合器的第二輸入端，其第二輸入端連接至該第三輔助繞組的第二端，其第一輸出端連接至該電源電壓，其第二輸出端連接至該第一光耦合器的第二輸出端從而輸出該零電流檢測信號。
  38. 根據請求項31所述之控制電路，其中，該極性檢測電路包括：
    一第一運算放大器，具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其第一輸入端和第二輸入端分別連接至該輸入電壓的兩端，其輸出端用以輸出反映輸入電壓極性的一電壓信號；
    一第一比較器，具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其第一輸入端耦接至該第一運算放大器的輸出端，其第二輸入端耦接至一第一參考電壓，其輸出端用以輸出該第一數位信號；以及
    一第一反相器，用以將該第一數位信號轉換為該第二數位信號。
  39. 根據請求項31所述之控制電路，其中，該回饋電路包括：
    一第二運算放大器，具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其第一輸入端用以接收該功率因數控制電路的輸出電壓，其第二輸入端耦接至一第二參考電壓，其輸出端輸出一差值放大信號；
    一第二比較器，具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其第一輸入端耦接至該第二運算放大器的輸出端，其第二輸入端用以接收一鋸齒波電壓信號，其輸出端輸出該預設脈衝信號；以及
    一RS觸發器，具有一預置端、一復位端和一輸出端，其預置端用以接收該零電流檢測信號，其復位端用以接收來自第二比較器的該預設脈衝信號，其輸出端用以輸出該驅動脈衝信號。
  40. 根據請求項39所述之控制電路，其中，該零電流檢測電路還包括一延遲電路，設置於該使能電路與該RS觸發器之間，用以對該零電流檢測信號進行延遲，並將延遲後的該零電流檢測信號送至該RS觸發器的預置端。
  41. 根據請求項40所述之控制電路，其中，該零電流檢測電路還包括一比較單元，設置於該延遲電路與該RS觸發器之間，用以將延遲後的該零電流檢測信號轉換為相應的數位延遲信號並送至該RS觸發器的預置端。
  42. 根據請求項31所述之控制電路，其中，該脈衝分配電路包括：
    一第一與閘電路，具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其第一輸入端用以接收該第一數位信號，其第二輸入端用以接收該驅動脈衝信號，其輸出端輸出一第一控制信號至該第一橋臂的第一開關；以及
    一第二與閘電路，具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其第一輸入端用以接收該第二數位信號，其第二輸入端用以接收該驅動脈衝信號，其輸出端輸出一第二控制信號至該第一橋臂的第二開關。
  43. 根據請求項42所述之控制電路，其中，當該輸入電壓極性為正時，該第一數位信號為低電位且該第二數位信號為高電位；當該輸入電壓極性為負時，該第一數位信號為高電位且該第二數位信號為低電位。
  44. 根據請求項31所述之控制電路，其中，該使能電路包括：
    一開關，具有一第一端、一第二端和一第三端，該開關的第三端連接至接地電壓，該開關的第二端連接至該邊沿檢測電路的輸出端；
    一電阻，具有一第一端和一第二端，該電阻的第一端電性連接至該開關的第一端，該電阻的第二端電性連接至該回饋電路的輸出端；以及
    一電容，該電容的一端連接至該開關的第一端和該電阻的第一端，該電容的另一端連接至該開關的第三端，
    其中，該使能電路根據該回饋電路輸出的該驅動脈衝信號對該邊沿檢測電路所輸出的感應信號中的上升沿或下降沿進行過濾。
  45. 一種電源系統，包括：
    一功率因數校正電路，包括：
    一第一橋臂，包括串聯連接的一第一開關和一第二開關，該第一開關和該第二開關的共同節點經由一電感元件耦接至一輸入電壓的一端；以及
    一第二橋臂，包括串聯連接的一第三開關和一第四開關，該第三開關和該第四開關的共同節點耦接至該輸入電壓的另一端；以及
    一控制電路，包括：
    一零電流檢測電路，具有一邊沿檢測電路和一使能電路，其中，該邊沿檢測電路用以接收反映該電感元件的感應電壓的至少一感應信號，檢測並輸出該感應信號中的上升沿或下降沿，該使能電路用以對所檢測的上升沿或下降沿進行過濾從而輸出一零電流檢測信號；
    一回饋電路，用以接收該零電流檢測信號和一預設脈衝信號，並產生一驅動脈衝信號；以及
    一脈衝分配電路，包括一極性檢測電路，該極性檢測電路接收該輸入電壓，並輸出用以表徵輸入電壓極性的一第一數位信號和一第二數位信號，該第一數位信號和該第二數位信號的電位相反，其中，該脈衝分配電路根據該第一數位信號和該第二數位信號將所接收的驅動脈衝信號分配至該第一橋臂的第一開關和第二開關，以便該第一開關或第二開關執行開通操作，
    其中，該第一開關或該第二開關在經歷任一開關週期後，當流經該電感元件的電流下降至一預設閾值時再執行下一開關週期的開通操作，並且第一開關或第二開關在每一開關週期中的開通時間相等。
  46. 根據請求項45所述之電源系統，其中，該控制電路包括一第一輔助繞組和一第二輔助繞組，均耦合至該電感元件，該第一輔助繞組產生的一第一感應信號與該第二輔助繞組產生的一第二感應信號的極性相反。
  47. 根據請求項45所述之電源系統，其中，該控制電路包括一第三輔助繞組，耦合至該電感元件，藉由該第三輔助繞組所產生的一第三感應信號來檢測並輸出該第三感應信號中的上升沿或下降沿。
  48. 根據請求項45所述之電源系統，其中，該極性檢測電路包括：
    一第一運算放大器，具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其第一輸入端和第二輸入端分別連接至該輸入電壓的兩端，其輸出端用以輸出反映輸入電壓極性的一電壓信號；
    一第一比較器，具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其第一輸入端耦接至該第一運算放大器的輸出端，其第二輸入端耦接至一第一參考電壓，其輸出端用以輸出該第一數位信號；以及
    一第一反相器，用以將該第一數位信號轉換為該第二數位信號。
  49. 根據請求項45所述之電源系統，其中，該回饋電路包括：
    一第二運算放大器，具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其第一輸入端用以接收該功率因數控制電路的輸出電壓，其第二輸入端耦接至一第二參考電壓，其輸出端輸出一差值放大信號；
    一第二比較器，具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其第一輸入端耦接至該第二運算放大器的輸出端，其第二輸入端用以接收一鋸齒波電壓信號，其輸出端輸出該預設脈衝信號；以及
    一RS觸發器，具有一預置端、一復位端和一輸出端，其預置端用以接收該零電流檢測信號，其復位端用以接收來自第二比較器的該預設脈衝信號，其輸出端用以輸出該驅動脈衝信號。
  50. 根據請求項45所述之電源系統，其中，該脈衝分配電路包括：
    一第一與閘電路，具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其第一輸入端用以接收該第一數位信號，其第二輸入端用以接收該驅動脈衝信號，其輸出端輸出一第一控制信號至該第一橋臂的第一開關；以及
    一第二與閘電路，具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其第一輸入端用以接收該第二數位信號，其第二輸入端用以接收該驅動脈衝信號，其輸出端輸出一第二控制信號至該第一橋臂的第二開關。
  51. 根據請求項50所述之電源系統，其中，當該輸入電壓極性為正時，該第一數位信號為低電位且該第二數位信號為高電位；當該輸入電壓極性為負時，該第一數位信號為高電位且該第二數位信號為低電位。
  52. 根據請求項45所述之電源系統，其中，該使能電路包括：
    一開關，具有一第一端、一第二端和一第三端，該開關的第三端連接至接地電壓，該開關的第二端連接至該邊沿檢測電路的輸出端；
    一電阻，具有一第一端和一第二端，該電阻的第一端電性連接至該開關的第一端，該電阻的第二端電性連接至該回饋電路的輸出端；以及
    一電容，該電容的一端連接至該開關的第一端和該電阻的第一端，該電容的另一端連接至該開關的第三端，
    其中，該使能電路根據該回饋電路輸出的該驅動脈衝信號對該邊沿檢測電路所輸出的感應信號中的上升沿或下降沿進行過濾。
  53. 根據請求項45所述之電源系統，其中，該第一橋臂中的第一開關和第二開關為快速恢復MOSFET，該第二橋臂中的第三開關和第四開關為慢速恢復MOSFET。
  54. 根據請求項53所述之電源系統，其中，該第一開關和第二開關為寬禁帶半導體型器件。
  55. 根據請求項54所述之電源系統，其中，該寬禁帶半導體型器件為碳化矽或氮化鎵。
  56. 一種用於功率因數校正電路的控制方法，該功率因數校正電路包括一電感元件、一第一橋臂以及與該第一橋臂並聯連接的一第二橋臂，該第一橋臂具有串聯連接的一第一開關和一第二開關，該第一開關和該第二開關的共同節點經由該電感元件耦接至一輸入電壓，該控制方法包括：
    （a）接收用以反映該電感元件的感應電壓的至少一感應信號，經由邊沿檢測和過濾處理，產生一零電流檢測信號；
    （b）提供一預設脈衝信號，根據該零電流檢測信號和該預設脈衝信號，產生一驅動脈衝信號；
    （c）檢測該輸入電壓的極性，以輸出表徵該輸入電壓極性的一第一數位信號和一第二數位信號；
    （d）根據該第一數位信號和該第二數位信號，將該驅動脈衝信號分配至該第一開關與該第二開關，以便該第一開關和該第二開關其中之一執行開通操作。
  57. 根據請求項56所述之控制方法，其中，該第一開關或該第二開關在經歷任一開關週期後，當流經該電感元件的電流下降至一預設閾值時再執行下一開關週期的開通操作，並且第一開關或第二開關在每一開關週期中的開通時間相等。
  58. 根據請求項56所述之控制方法，其中，該控制方法還包括：
    藉由一第一輔助繞組和一第二輔助繞組來產生相應的一第一感應信號和一第二感應信號，該第一輔助繞組和該第二輔助繞組均耦合至該電感元件，其中第一感應信號與第二感應信號的極性相反。
  59. 根據請求項56所述之控制方法，其中，該控制方法還包括：
    藉由一第三輔助繞組來產生相應的一第三感應信號，該第三輔助繞組耦合至該電感元件。
  60. 根據請求項56所述之控制方法，其中，上述步驟b還包括：
    將該功率因數控制電路的輸出電壓與一第二參考電壓進行差分放大，以輸出一差值放大信號；
    將該差值放大信號與一鋸齒波電壓信號進行比較，以輸出該預設脈衝信號；以及
    將該零電流檢測信號和預設脈衝信號分別輸入至一RS觸發器的預置端和復位端，藉由該RS觸發器輸出該驅動脈衝信號。
  61. 根據請求項60所述之控制方法，其中，上述步驟a還包括：
    對該零電流檢測信號進行延遲處理，並將延遲後的該零電流檢測信號送至該RS觸發器的預置端。
  62. 根據請求項56所述之控制方法，其中，上述步驟c還包括：
    對該輸入電壓進行差分放大，得到反映輸入電壓極性的一電壓信號；
    將該電壓信號與一第一參考電壓進行比較，得到並輸出該第一數位信號；
    對該第一數位信號進行反相處理，得到並輸出該第二數位信號。
  63. 根據請求項56所述之控制方法，其中，上述步驟d還包括：
    對該第一數位信號與所述驅動脈衝信號進行邏輯與操作，並將處理後的一第一控制信號送至該第一開關的控制端；以及
    對該第二數位信號與該驅動脈衝信號進行邏輯與操作，並將處理後的一第二控制信號送至該第二開關的控制端，
    其中，藉由該第一控制信號或該第二控制信號相應地使該第一開關或該第二開關執行開通操作。
  64. 根據請求項63所述之控制方法，其中，當該輸入電壓極性為正時，該第一數位信號為一低電位且該第二數位信號為一高電位；當該輸入電壓極性為負時，該第一數位信號為一高電位且該第二數位信號為一低電位。
TW101144513A 2012-08-06 2012-11-28 用於pfc電路的控制電路、控制方法及電源系統 TWI490677B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210284439.2A CN102843025B (zh) 2012-08-06 2012-08-06 用于pfc电路的控制电路、控制方法及电源***

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201407311A true TW201407311A (zh) 2014-02-16
TWI490677B TWI490677B (zh) 2015-07-01

Family

ID=47370146

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW101144513A TWI490677B (zh) 2012-08-06 2012-11-28 用於pfc電路的控制電路、控制方法及電源系統
TW104115175A TWI530767B (zh) 2012-08-06 2012-11-28 用於pfc電路的控制電路、控制方法及電源系統

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW104115175A TWI530767B (zh) 2012-08-06 2012-11-28 用於pfc電路的控制電路、控制方法及電源系統

Country Status (3)

Country Link
US (2) US9189004B2 (zh)
CN (1) CN102843025B (zh)
TW (2) TWI490677B (zh)

Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103412181B (zh) * 2013-09-02 2015-09-16 南京埃科孚电子科技有限公司 用于升压型功率因数校正的电感电流过零检测电路
CN104518656B (zh) * 2013-10-08 2018-10-12 南京中兴软件有限责任公司 图腾柱无桥功率因数校正软开关控制装置和方法
US9431896B2 (en) * 2013-12-19 2016-08-30 Texas Instruments Incorporated Apparatus and method for zero voltage switching in bridgeless totem pole power factor correction converter
CN105004910A (zh) * 2014-04-22 2015-10-28 中兴通讯股份有限公司 一种pfc电感的电流检测方法及装置
CN103954828B (zh) * 2014-05-05 2017-06-16 广东美的暖通设备有限公司 基于单相pfc的电压检测电路和装置
CN103995176B (zh) * 2014-05-16 2017-05-03 南京能瑞自动化设备股份有限公司 一种基于耦合线圈信号的过零信号产生方法
US9742264B2 (en) * 2014-07-22 2017-08-22 Murata Manufacturing Co., Ltd. Boost inductor demagnetization detection for bridgeless boost PFC converter operating in boundary-conduction mode
TWI518347B (zh) * 2014-07-28 2016-01-21 凱立自動化有限公司 自動判定待測元件總數並納入監測之交流電源感測裝置
US10390384B2 (en) * 2015-04-30 2019-08-20 Mediatek Inc. Apparatuses and methods for reducing circuit switch fallback (CSFB) call setup time
CN106803722B (zh) * 2015-11-26 2019-02-19 株式会社东芝 电力转换装置
TWI605694B (zh) 2016-03-25 2017-11-11 智原科技股份有限公司 接收器損失信號的去雜訊裝置與方法
CN108964454B (zh) * 2017-05-17 2020-07-28 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 直流-直流转换电路***及其形成方法
CN109428476B (zh) * 2017-08-30 2023-11-10 中兴通讯股份有限公司 一种功率因数校正电路的模拟控制装置
US10944337B2 (en) 2017-12-15 2021-03-09 Texas Instruments Incorporated Adaptive zero voltage switching (ZVS) loss detection for power converters
US10862294B2 (en) * 2018-02-16 2020-12-08 Microchip Technology Incorporated Under-voltage and over-voltage protection using a single comparator
JP2019176605A (ja) * 2018-03-28 2019-10-10 Tdk株式会社 ブリッジレストーテムポール力率改善コンバータ用のゼロ電流検出回路およびブリッジレストーテムポール力率改善コンバータ
US10432086B1 (en) * 2018-04-10 2019-10-01 Semiconductor Components Industries, Llc Methods and systems of bridgeless PFC converters
US10461632B1 (en) * 2018-04-10 2019-10-29 Semiconductor Components Industries, Llc Current sensing for bridgeless PFC converters
CN108649787A (zh) * 2018-06-14 2018-10-12 广东美的制冷设备有限公司 驱动电路、功率因数校正控制器及驱动方法
US10381915B1 (en) * 2018-10-04 2019-08-13 Texas Instruments Incorporated Variable delay for soft switching in power conversion circuit
CN111190039B (zh) * 2018-11-14 2022-06-28 台达电子工业股份有限公司 功率变换器的电流检测电路
CN111446860B (zh) * 2019-01-16 2021-09-21 台达电子企业管理（上海）有限公司 直流/直流变换器及其控制方法
CN111446861B (zh) 2019-01-16 2021-02-26 台达电子企业管理（上海）有限公司 直流/直流变换器及其控制方法
CN112003454A (zh) * 2019-05-27 2020-11-27 恩智浦美国有限公司 具有零电流检测电路的无桥功率因数校正转换器
CN110445402A (zh) * 2019-07-29 2019-11-12 深圳市航嘉驰源电气股份有限公司 有源二极管电路和交直流电源转换电路
TW202111346A (zh) * 2019-09-06 2021-03-16 群光電能科技股份有限公司 湧浪電流測試裝置
JP7379131B2 (ja) * 2019-12-16 2023-11-14 東芝テック株式会社 電力変換装置
CN113131734A (zh) * 2019-12-31 2021-07-16 华为技术有限公司 电流检测装置和功率因数矫正装置
CN111044772B (zh) * 2019-12-31 2022-05-20 广州金升阳科技有限公司 一种电流采样电路及控制方法
CN112165247B (zh) * 2020-09-29 2022-03-18 广州金升阳科技有限公司 一种无桥pfc电路的零电流采样方法及其电路
CN112595885A (zh) * 2020-11-18 2021-04-02 广州金升阳科技有限公司 一种用于pfc电路***的消磁检测电路及其方法
CN113252972A (zh) * 2021-07-02 2021-08-13 深圳市高斯宝电气技术有限公司 一种无桥pfc电感电流过零检测电路
WO2023050103A1 (zh) * 2021-09-28 2023-04-06 华为技术有限公司 一种功率因数校正pfc电路的控制方法和pfc电路
CN114204797B (zh) * 2021-12-15 2023-11-21 杭州优特电源有限公司 一种无桥功率因素校正电路
CN115622371B (zh) * 2022-10-31 2023-07-21 深圳市瀚强科技股份有限公司 用于无桥pfc电路的控制电路及其控制方法、电源***
CN117254674B (zh) * 2023-11-20 2024-02-09 珠海镓未来科技有限公司 Pfc驱动控制模组及功率因数校正装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6272027B1 (en) * 2000-07-28 2001-08-07 Simon Fraidlin AC active clamp for isolated power factor corrector and method of operating the same
US7164591B2 (en) * 2003-10-01 2007-01-16 International Rectifier Corporation Bridge-less boost (BLB) power factor correction topology controlled with one cycle control
JP4715429B2 (ja) * 2005-09-29 2011-07-06 富士電機システムズ株式会社 交直変換回路
US7518895B2 (en) * 2006-06-30 2009-04-14 Fairchild Semiconductor Corporation High-efficiency power converter system
US8199541B2 (en) 2008-04-11 2012-06-12 System General Corp. High efficiency bridgeless PFC power converter
EP2086095A1 (en) * 2008-10-15 2009-08-05 China Electronics Weihua Co., Ltd. Phase shift and synchronization control circuit for interleaved PFC controller
CN101515726B (zh) * 2009-02-24 2013-06-19 苏州工业园区华波电子科技有限公司 高效高功率因素充电器电路
US8198874B2 (en) * 2009-06-30 2012-06-12 Cirrus Logic, Inc. Switching power converter with current sensing transformer auxiliary power supply
JP5387183B2 (ja) * 2009-07-08 2014-01-15 サンケン電気株式会社 力率改善回路
TWI384736B (zh) * 2009-07-15 2013-02-01 Delta Eletronics Inc 具電流檢測電路之無橋功率因數校正電路系統及其方法
US8717791B2 (en) * 2009-09-30 2014-05-06 Astec International Limited Bridgeless boost PFC circuits and systems
CN102656787B (zh) * 2009-10-29 2014-10-29 富士电机株式会社 开关电源电路和功率因数控制器
CN101860194B (zh) * 2010-05-14 2012-10-17 北方工业大学 多模式功率因数校正器的实现方法及装置
JP5171895B2 (ja) * 2010-07-14 2013-03-27 東芝テック株式会社 電力変換装置
US8817494B2 (en) * 2010-08-09 2014-08-26 Sanken Electric Co., Ltd. PFC AC/DC converter reducing harmonics, switching loss, and switching noise
US8482942B2 (en) * 2010-08-26 2013-07-09 Fairchild Semiconductor Corporation Method and apparatus for bridgeless power factor correction
CN102130580A (zh) * 2011-03-30 2011-07-20 艾默生网络能源***北美公司 一种图腾柱无桥功率因素校正电路

Also Published As

Publication number Publication date
TW201531825A (zh) 2015-08-16
CN102843025A (zh) 2012-12-26
US20150303791A1 (en) 2015-10-22
US9189004B2 (en) 2015-11-17
US9473017B2 (en) 2016-10-18
TWI490677B (zh) 2015-07-01
CN102843025B (zh) 2015-01-07
TWI530767B (zh) 2016-04-21
US20140035541A1 (en) 2014-02-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI490677B (zh) 用於pfc電路的控制電路、控制方法及電源系統
US9252653B2 (en) Power factor correction converter and control method thereof
TWI454036B (zh) 應用在ｐｆｃ電源轉換器的橋式整流器
TW201304381A (zh) 電源電路及電源電路的控制方法
CN105305848A (zh) 操作在边界导通模式中的无桥式升压pfc变换器的升压电感消磁检测
TWI436563B (zh) 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
JP6196333B2 (ja) 高効率ブリッジレスｐｆｃコンバータ
WO2021057851A1 (zh) 一种高功率因数的控制电路以及ac/dc转换电路
KR102034149B1 (ko) 단일 전력단 교류/직류 컨버터
TWI736367B (zh) 具有高功率因數之升壓轉換器
JP2013021831A (ja) 力率改善回路
CN103683919A (zh) 高功率因数低谐波失真恒流电路及装置
JP3141527U (ja) Ｌｅｄ照明の駆動電源装置
TW202115997A (zh) 切換式電力轉換器、及用於控制其之方法及封裝積體電路
TWI692185B (zh) 升壓轉換器
CN104795984A (zh) 电源转换器
TWI715328B (zh) 升壓轉換器
WO2015178106A1 (ja) 電源装置
JP2018526965A (ja) 改善された電力密度を有するスイッチングコンバータ
WO2022227070A1 (zh) 一种电源装置及图腾柱pfc电路控制方法
CN210780542U (zh) 高功率因数的控制电路以及ac/dc转换电路
CN107087328B (zh) Led驱动电路
TWI715464B (zh) 降壓轉換器
TWI806548B (zh) 升壓轉換器
TW201433064A (zh) 單級高功因零電流偵測變頻式非對稱半橋轉換器