一种无桥图腾柱PFC控制系统及方法与流程

    技术2025-02-03  55


    本发明涉及一种开关电源输入级的整流电路,尤其涉及一种无桥图腾柱pfc控制系统及方法。


    背景技术:

    1、在开关电源的输入级,一般需要进行交流-直流变换,也称整流。当电源的输入级采用不控整流,虽然电路工作模式简单,但是二极管的不可控性导致输入电流不是正弦波,含有大量的谐波分量,电路的功率因数下降。pfc(power factor correction)即功率因数校正技术,通过此技术可以使输入电流呈正弦波且相位与输入电压相近,实现功率因数的提升。

    2、现有技术中,无桥图腾柱pfc就是目前一种主流的pfc拓扑,它具有低成本、低损耗等优势,拓扑结构如图1所示。它的结构类似全桥,但是两个桥臂分别为一对高频管和一对低频管,低频管工作在50hz附近,高频管则通过pwm进行控制。

    3、如图2所示,当输入电压uac处于正半周期时,d2处于导通状态,s1和s2高速切换,若s1导通s2关断,电源和电感共同为电容及负载供电,若s2导通s1关断,电源被短接,电感储能;当输入电压uac处于负半周期时,d1处于导通状态,s1和s2高速切换,若s1导通s2关断,电源被短接,电感储能,若s2导通s1关断,电源和电感共同为电容及负载供电。本质上就是分别工作在正负半周的两个boost电路。

    4、为了进一步降低开关损耗,可以将d1和d2两个二极管更换为开关管,并对其施加与输入电压同时变化的低频pwm来进行控制。

    5、现有技术及缺陷:

    6、现有技术固定一个桥臂为一对高频管,另一桥臂为低频管,这样会造成高频管持续高频切换,承受电流应力,以及发热,导致高频管的寿命减少。

    7、有鉴于此,特提出本发明。


    技术实现思路

    1、本发明的目的是提供了一种无桥图腾柱pfc控制方案,以解决现有技术中存在的上述技术问题。

    2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的:

    3、本发明的无桥图腾柱pfc控制系统,包括由四个开关管组成的全桥电路,输入电压通过串联输入电阻和电感与全桥电路的输入端连接,全桥电路的输出端并联有输出电阻和电容。

    4、上述的无桥图腾柱pfc控制系统的控制方法,控制系统引入lfs信号,此信号为0.5hz的正弦信号;

    5、通过锁相环对输入电压信号分频生成,对lfs信号进行过零检测,得到频率为0.5hz的低频方波,用于切换高频管和低频管,相当于每100个低频周期切换一次;

    6、由于lfs信号由输入电压信号分频生成,lfs信号的过零点与输入电压信号一致,高低频管切换将与工频周期切换同时发生,避免了在工频周期之中强行切换可能造成的影响。

    7、与现有技术相比,本发明所提供的无桥图腾柱pfc控制系统及方法,采用高频低频交替的控制方法,可以使四个开关管均匀承受电流应力和发热,增加开关管的使用寿命。



    技术特征:

    1.一种无桥图腾柱pfc控制系统,其特征在于,包括由四个开关管组成的全桥电路,输入电压通过串联输入电阻和电感与全桥电路的输入端连接,全桥电路的输出端并联有输出电阻和电容。

    2.根据权利要求1所述的无桥图腾柱pfc控制系统,其特征在于,四个开关管中,s3和s4为低频管或高频管,s1和s2为高频管或低频管,取决于lfs控制信号;

    3.一种权利要求1或2所述的无桥图腾柱pfc控制系统的控制方法,其特征在于,控制系统引入lfs信号,此信号为0.5hz的正弦信号;

    4.根据权利要求3所述的无桥图腾柱pfc控制方法,其特征在于,进行高低频管切换之后,开关管的触发脉冲为:


    技术总结
    本发明公开了一种无桥图腾柱PFC控制系统及方法,包括由四个开关管组成的全桥电路,四个开关管中,S3和S4为低频管或高频管,S1和S2为高频管或低频管,取决于LFS控制信号;S1和S4的控制逻辑方向相同,S2和S3的控制逻辑方向相同,在切换高频管和低频管时,要将S1和S4的触发脉冲相互交换,S2和S3的触发脉冲也相互交换。控制系统引入LFS信号,此信号为0.5Hz的正弦信号;LFS信号由输入电压信号分频生成,LFS信号的过零点与输入电压信号一致,高低频管切换将与工频周期切换同时发生,避免了在工频周期之中强行切换可能造成的影响。采用高频低频交替的控制方法,可以使四个开关管均匀承受电流应力和发热,增加开关管的使用寿命。

    技术研发人员:林松,王曼颖,陈静松,黄绍俊,吴浩
    受保护的技术使用者:北京大华无线电仪器有限责任公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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