[发明专利]双整流交错式全桥单级功率因素校正电源电路及控制方法

说明书

一种双整流交错式全桥单级功率因素校正电源电路及控制方法，交错式Boost升压电路借用全桥DC‑DC转换电路中两个开关元件，交错地驱动两个Boost电感，省去了传统交错式Boost PFC电路中的两个功率开关元件、两个Boost整流元件和PWM控制器，从而减少了成本和体积，降低了元件损耗，并且可以借助交错式Boost升压电路在不连续模式下的谐振电流，优化全桥DC‑DC转换电路的开关元件进入零电压软开关模式，进一步减少了开关元件的开关损耗，合理安排输入浪涌抑制电路的连接位置，能够使输入浪涌抑制电路工作零损耗，可以极大地提高电源的效率，降低电源的温度，节约能源，从而获得高效率，高性能，低成本，小型化的双整流交错式全桥单级功率因素校正电源电路。

技术领域

本发明涉及一种双整流交错式全桥单级功率因素校正(PFC)电源电路及控制方法。

背景技术

电器设备连接于交流电网的AC-DC电源，需满足IEC61000-3-2的对电流谐波的强制要求。如图1所示，针对不同的设备和应用，IEC61000-3-2提出了不同的电流谐波的限制标准，ClassA标准是针对一般的电源设备ClassC是针对照明类设备。

当前的开关式稳压电源技术，从中功率到大功率，PFC(Power Factor Correction功率因素校正)的实现，主要使用交错式PFC电路(Interleave Boost电路)方案来应对，而为适合中，大功率的输出，DC-DC电路也会选用全桥式(full bridge)电路。

如图2所示，传统的含交错式功率校正电路的全桥开关式稳压电源，由AC-DC整流电路，Boost功率因素校正电路和DC-DC转换器组成。

如图3所示，交错式Boost升压电路和全桥DC-DC转换电路各自独立工作，分别由PWM(Pulse-Width Modulation脉冲宽度调制)控制电路控制。交错式Boost升压电路的原理是：第一Boost开关原件Q1，电感L1，二极管D2，电容C1电容C2构成一路Boost电路，第二Boost开关元件Q2，电感L2，二极管D3，电容C1和电容C2构成另一路Boost电路。1、Q1导通，电感L1被AC输入到C2的电压励磁储能。2、Q1截止，L1上的感生电压和AC输入到C2上的电压叠加，对C1充电。如此，C1上的电压大于AC输入电压，完成Boost是升压拓扑。3、Q2导通，电感L2被AC输入到C2的电压励磁储能。4、Q2截止，L2上的感生电压和AC输入到C2上的电压叠加，对C1充电。Q1，Q2驱动的两路Boost电路交错运行，即当Q1导通时，Q2截止，而当Q1截止时，Q2才能导通，如此，两路Boost可以提升Boost电路的功率，又由于两组Boost电流在时序上交错充放电，减小了Boost输出电压(C1上)的纹波电压。Q1，Q2的占空比由PFC反馈PWM控制电路控制，以达到C2上稳定的电压输出(一般为380Vdc)。

上述传统的电路方式中，能实现很高的功率因数，能够满足IEC61000-3-2的要求，但会产生以下的问题：

1、需要复杂的PWM控制回路以提高功率因数；

2、需要供电电路给PFC PWM控制回路；

3、需要使用独立的Boost开关元件(如晶体管和整流元件)以及电流取样电阻R1；

4、需要基板空间，电路设计困难；

5、元件多，成本高；

6、开关元件Q1和Q2工作在硬开关模式，损耗大，EMI噪音差。

发明内容

本发明提供一种双整流交错式全桥单级功率因素校正电源电路及控制方法，节省元件和安装空间，是一种小型化、低成本、高效率、低损耗的功率因数矫正且抑制电流谐波的电源电路。