[发明专利]多态图腾PFC电路

说明书

本发明提供一种多态图腾PFC电路，包括输入电源、整流电感和多态开关；所述整流电感的一端与输入电源连接，所述整流电感的另一端与多态开关连接；所述多态开关包括耦合电感及相互并联的至少第一开关桥臂和第二开关桥臂；所述耦合电感包括相互耦合的至少第一绕组和第二绕组，所述整流电感的另一端与所述第一绕组和第二绕组的一端连接；所述第一绕组的另一端与所述第一开关桥臂连接，所述第二绕组的另一端与所述第二开关桥臂连接；所述多态图腾PFC电路还包括磁平衡控制电路，所述磁平衡控制电路用于对所述耦合电感进行磁平衡控制。所述多态图腾PFC电路可以实现耦合电感的磁平衡控制，具有较高的效率。

技术领域

本发明涉及功率变换技术领域，尤其涉及一种多态图腾PFC电路。

背景技术

在功率变换技术领域，高效率和高功率密度一直是功率变换器追求的发展方向。为了提高功率模块的效率和功率密度，通常采用的方法是采用高频率的开关管来减小电容电感等无源器件的体积，采用高频率的开关管虽然减小了无源器件的体积和损耗，但增加了开关管的开关损耗，效率提高的效果不明显。最好的方法是在保持低开关频率的情况下使电感电容的频率增加，这样既可以减小开关损耗又可以减小电感电容的体积。多态开关技术的提出能够同时满足上述的条件，通过耦合电感实现交错并联的效果，保持低开关频率的情况下使电感电容无源器件的频率成倍增加，同时能降低开关的损耗和无源器件的体积，有效提高功率变换器的效率和功率密度。

目前，在功率变换器的应用中，图腾功率因数校正(Power Factor Correction，PFC)电路是效率较高的单相PFC拓扑之一。因此，可以将多态开关技术与图腾PFC电路结合以进一步提升功率变换器的效率和功率密度。多态图腾PFC电路完全对称的情况下，由于耦合电感原副边绕组匝数相同，所以理论上具有自然均流的特性，但由于死区时间不同、开关速度不同、串联等效阻抗不同、反馈环路引入的噪声等因素的存在会在耦合电感绕组的电流中产生直流偏置。直流偏置会增加绕组和磁芯的损耗，使耦合电感发热严重，导致效率降低。当偏置超出磁芯允许的磁滞变化范围时耦合电感就会磁饱和，磁饱和会引起耦合电感的损坏、所连接的功率开关管的损坏等问题。

在多态开关耦合电感的磁平衡控制中，常用的做法是通过增加磁芯的气隙，增大耦合电感的体积来避免饱和，无法满足提高功率密度的目的。因此，多态图腾PFC电路中的耦合电感的磁平衡控制是应用多态开关需要解决的一个问题。

发明内容

本发明提供一种多态图腾PFC电路，以减小直流偏置，提高多态图腾PFC电路中耦合电感的磁平衡，尽量避免磁芯饱和，进而提升多态图腾PFC电路的效率和功率密度。

本发明第一方面提供一种多态图腾PFC电路，包括输入电源、整流电感、多态开关、第一整流二极管和第二整流二极管；所述整流电感的一端与所述输入电源的一端连接，所述整流电感的另一端与所述多态开关连接；所述多态开关包括耦合电感及相互并联的至少第一开关桥臂和第二开关桥臂；所述耦合电感包括相互耦合的至少第一绕组和第二绕组，其中，所述整流电感的另一端与所述第一绕组和第二绕组的一端连接；所述第一开关桥臂包括相互串联的上开关管和下开关管，其中，所述第一开关桥臂的上开关管和下开关管之间存在第一节点；所述第二开关桥臂包括相互串联的上开关管和下开关管，其中，所述第二开关桥臂的上开关管和下开关管之间的存在第二节点；所述第一绕组的另一端与所述第一节点连接，所述第二绕组的另一端与所述第二节点连接；所述第一整流二极管的正极与所述输入电源的另一端连接，所述第一整流二极管的负极与所述第一开关桥臂和第二开关桥臂的一端连接；所述第二整流二极管的正极与所述第一开关桥臂和第二开关桥臂的另一端连接，所述第二整流二极管的负极与所述输入电源的另一端连接；所述多态图腾PFC电路还包括磁平衡控制电路，所述磁平衡控制电路包括依次连接的反馈控制模块、发波模块及磁平衡控制模块；