[发明专利]一种无桥PFC变换器及其控制方法

说明书

本发明公开了一种无桥PFC变换器及其控制方法，包括交流电压源V_in、二极管D1、二极管D2、主开关管Q1、主开关管Q2、功率电感L和输出电容C0，还包括输出电容C1、输出电容C2和谐振电路，输出电容C1的两端并联连接在主开关管Q1的源极和漏极，输出电容C2的两端并联连接在主开关管Q2的源极和漏极；谐振电路包括谐振电感Lr和开关电路，谐振电感Lr的一端与功率电感L连接，另一端与开关电路连接，开关电路远离其连接谐振电感Lr的一侧并联连接在输出电容C0的两端。本发明能有效抑制开关管中寄生体二极管的反向恢复特性，实现各开关管的零电压开通和零电流关断。

技术领域

本发明涉及电源技术领域，具体涉及一种无桥PFC变换器及其控制方法。

背景技术

电力电子技术的广泛应用给人类的生活带来了翻天覆地的变化，但同时也给电网的谐波治理造成了一定的困难。国际电工委员会制定的谐波标准IEC61000-3-2对_in-DC变换器注入电网的谐波电流进行了严格的限制，因此，在_in-DC变换器中加入功率因数校正技术以减少对电网的谐波污染变得尤为重要。

在过去的数十年里，各种Boost无桥PFC变换器相继被提出，其中基本无桥PFC变换器由于输入电压浮地导致了较大的共模噪声干扰，而带有钳位二极管的双Boost无桥PFC变换器可以有效的克服共模噪声问题，但过多的元器件数目限制了其进一步的应用与研究。

图腾柱无桥PFC变换器由于输入端在每半个周期由二极管钳位至输出，因此较其他无桥拓扑拥有更低的共模噪声，同时，较少的元器件数目和较高的器件利用率使其得到了广泛的关注与研究。图腾柱无桥PFC变换器的基本电路图如附图1所示，包括交流电压源V_in、二极管D1、二极管D2、主开关管Q1、主开关管Q2、功率电感L、输出电容C0和负载电阻RL，其中交流电压源V_in的正极与功率电感L的一端连接，功率电感L的另一端分别与主开关管Q1的源极和主开关管Q2的漏极连接，主开关管Q1的漏极与二极管D1的阴极连接，主开关管Q2的源极与二极管D2的阳极连接，二极管D2的阴极分别与二极管D1的阳极和交流电压源V_in的负极连接，输出电容C0和负载电阻RL并联连接后将两个连接点分别连接在主开关管Q1的漏极和主开关管Q2的源极。

上述图腾柱无桥PFC变换器工作时，在Si-MOSFET管（即主开关管Q1和主开关管Q2）内存在着寄生体二极管，由于大多数Si-MOSFET寄生体二极管的反向恢复特性很差，使得图腾柱无桥PFC变换器只能工作在DCM（断续导通模式，一个开关周期内电感电流 ≥ 0）或者BCM（临界导通模式，CCM切换到DCM经历的模式）模式，若工作在CCM（连续导通模式，一个开关周期内电感电流＞0）模式，由于Si-MOSFET寄生体二极管的反向恢复特性很差，如在对上桥臂的Si-MOSFET开关管施加正向电压时，下桥臂的Si-MOSFET开关管将受到反向电压的作用，此时，上桥臂的Si-MOSFET开关管在正向电压的作用下有电流通过，而下桥臂Si-MOSFET开关管的寄生体二极管在反向电压的作用下也会有反向电流的流过，由此会造成上、下桥臂的直通，进而导致Si-MOSFET烧毁。近些年来，也出现了一些反向恢复特性较好的开关管，但这类开关管普遍存在价格昂贵，可靠性低等诸多问题。因此如何设计一种新型的无桥PFC变换器，能够有效的抑制Si-MOSFET寄生体二极管的反向恢复特性，实现各开关管的零电压开通和零电流关断也成为了急需解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明要解决的技术问题是：如何提供一种能有效抑制开关管中寄生体二极管的反向恢复特性，实现各开关管的零电压开通和零电流关断，进而实现工作在CCM模式的无桥PFC变换器。

另外，本发明还提供一种无桥PFC变换器的控制方法，以达到有效抑制开关管中寄生体二极管的反向恢复特性，实现各开关管的零电压开通和零电流关断，进而实现工作在CCM模式的目的。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：