[发明专利]图腾柱式功率因数校正转换器的驱动电路装置及驱动方法

说明书

本发明涉及一种用于图腾柱式功率因数校正转换器(PFC)的驱动电路装置，其包括：控制器，被配置为控制转换器的开关管的初始驱动电平；电流判断电路，被配置为判断转换器的电感电流是否过零；选择器，被配置为对转换器的电源电压与0进行比较，并且基于所述比较的结果，选择电流判断电路的输出电平与预设逻辑电平中的一个作为中间控制电平予以输出；运算器，被配置为将中间控制电平与初始驱动电平进行逻辑运算，并产生用于驱动开关管的目标驱动电平。通过采用根据本发明的用于图腾柱式功率因数校正转换器的驱动电路装置，可以避免PFC转换器在DCM模式下出现电感电流过零反向的不利状态，消除由此引起的额外损耗，提高功率因数。

技术领域

本发明涉及图腾柱式功率因数校正转换器领域，确切地说，涉及一种用于图腾柱式功率因数校正转换器的驱动电路装置、一种具有该驱动电路装置的图腾柱式功率因数校正转换器、以及一种用于图腾柱式功率因数校正转换器的驱动方法。

背景技术

近年来出现了以碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)为代表的新型半导体材料，这种新型半导体材料相比于传统的半导体材料硅在热特性与电特性方面具有诸多优势，因而广泛地应用于功率开关，作为第三代半导体器件。采用碳化硅(SiC)或氮化镓(GaN)的这种第三代半导体器件属于宽带隙半导体器件(比如SiC MOS管或GaN FET管)，它们相较于Si开关管有很多优点，其中一点就是它们的体二极管(或等效体二极管)反向恢复很快(对于SiC MOS管)或者没有反向恢复(对于GaN FET管)。这一特点为固定开关频率连续导通模式(CCM)的图腾柱式功率因数校正(PFC，Power Factor Correction)转换器的广泛应用提供了前提。

固定开关频率CCM的图腾柱式PFC转换器是真正的无桥PFC拓扑，它效率高，控制简单，有利于EMI(Electromagnetic Interference，电磁干扰)滤波器的设计。图腾柱式PFC转换器在工作时，采用以高频(数十kHz至数百kHz)工作的宽带隙半导体器件(比如SiC MOS管或GaN FET管)和以工频(50Hz/60Hz)工作的二极管或开关管，并带有电感、电容和电阻。用于大功率范围的PFC转换器多以固定频率的连续导通模式(CCM，Continuous ConductionMode)工作，即流经电感的电流是连续的。然而，在轻负载情况下，在输入电压过零点附近的区域中，PFC转换器会以DCM(DCM，Discontinuous Conduction Mode)模式运行，即断续导通模式。随着负载的进一步减轻，这个区域会逐渐扩大，直至最后完全覆盖整个工频循环周期(参见文献J.Sebastian,J.A.Cobos,J.M.Lopera,“The determination of theboundaries between continuous and discontinuous conduction modes in PWM DC-to-DC converters used as power factor preregulators”,IEEE Trans.On PoweElectronics,vol.10,no.5,Sept.1995.)。理想情况下，在DCM模式下，流经电感的电流到达零后，在接下来的一段时间内持续地保持为零，经过这段时间后才又增大，使得电流呈现断续状态。PFC转换器还有一种介于CCM模式与DCM模式之间的临界模式，此时，流经电感的电流在到达零后，随即开始增大。

在转换器进入DCM模式时，由于图腾柱式PFC中的两个高频开关管的驱动电压通常互补地设计(忽略死区时间)，当电感电流下降至零后，因续流开关管的驱动电压仍然存在，使得其继续导通，导致电感电流反向，引起额外损耗，造成功率因数(PF，Power Factor)值降低。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种用于图腾柱式功率因数校正转换器的驱动电路装置，其解决了现有技术中的前述问题。