[发明专利]一种三态三电平PFC电路及多态三电平PFC电路

说明书

技术领域

本发明涉及电子技术领域，更具体地说，涉及一种三态三电平PFC电路及多态三电平PFC电路。

背景技术

高频开关电源广泛于不同的场合，如在很多应用条件下需要把电源电压从一个电压等级变换到另一个需要的电压等级。在这种交流到直流(AC/DC)的转换系统中除了需要实现所要求的电压转换功能，还需要满足各种标准对功率因数(Power Factor，PF)、总谐波含量(Total Harmonics Distortion，THD)和电磁干扰EMI(Electromagnetic Interference)的要求。

请参阅图1，为一种三电平PFC电路。如图1所示，电感L1的第一端与交流电源第一端相连，电感L1的第二端与桥臂电路的第一输入端101相连，在桥臂电路内，第一输入端101通过正向的二极管D1连接至第一输出端103，第一输入端101还通过反向的二极管D2连接至第二输出端104，第一输出端103通过电容C1接地，第二输出端104通过电容C2接地，第一输入端101还通过反向串联的的两个开关管Q1和Q2连接至第二输入端102，且第二输入端接地并连接至交流电源第二端。该电路在开关管Q1和Q2开通时，电流流经两个开关管；而在开关管关断时，电流流经一个二极管D1或D2，三电平的特性使电感的感量是传统的两电平拓扑的一半，从而可以比两电平PFC(Power Factor correction，功率因数校正)电路的电感尺寸小，开关管的电压应力是传统两电平的一半，所以可以减小半导体器件的开关损耗，提高电路效率。

然而，随着高功率密度高性价比产品需求的不断增加，开关频率不断提高以减小无源器件的体积，这样又很难保证效率。所以，仍然需要开发一种PFC电路来实现同时提高效率和功率密度的目的。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有PFC电路的上述不能同时提高效率和功率密度的缺陷，提供一种三态三电平PFC电路及多态三电平PFC电路。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种三态三电平PFC电路，包括：电感、复合三态开关、第一电容和第二电容；

所述电感连接在交流电源第一端与复合三态开关第一端之间，复合三态开关第二端连接在第一电容的第一端，复合三态开关第三端连接在第二电容的第二端，复合三态开关第四端接地，第一电容的第一端、第一电容的第二端和第二电容的第二端输出三电平电压。

在本发明所述的三态三电平PFC电路中，所述复合三态开关包括：

在交流电源输入信号处于正半周期时工作的第一三态开关和交流电源输入信号处于负半周期时工作的第二三态开关。

在本发明所述的三态三电平PFC电路中，所述第一三态开关包括：

变压器，所述变压器的原边的同名端和副边的异名端相连作为复合三态开关的第一端；

两个第一二极管和两个开关管；两个第一二极管的阳极分别连接至变压器的原边的异名端和副边的同名端，两个第一二极管的阴极都与第一电容的第一端相连；第一个开关管跨接在变压器的原边的异名端和地之间，第二个开关管跨接在变压器的副边的同名端与地之间。

在本发明所述的三态三电平PFC电路中，所述复合三态开关还包括：两个第二二极管；两个第二二极管的阴极分别连接至变压器的原边的异名端和副边的同名端，两个第二二极管的阳极都与第二电容的第二端相连，所述变压器、两个开关管、以及所述两个第二二极管构成第二三态开关。

本发明还提供了一种多态三电平PFC电路，所述多态三电平PFC电路包括：电感、复合多态开关、第一电容和第二电容；

所述电感连接在交流电源第一端与复合多态开关第一端之间，复合多态开关第二端连接在第一电容的第一端，复合多态开关第三端连接第二电容的第二端，复合多态开关第四端接地，第一电容的第一端、第一电容的第二端和第二电容的第二端输出三电平电压。

在本发明所述的多态三电平PFC电路中，所述复合多态开关包括：

在交流电源输入信号处于正半周期时工作的第一多态开关和交流电源输入信号处于负半周期时工作的第二多态开关。

在本发明所述的多态三电平PFC电路中，所述第一多态开关包括：

具有N个绕组的变压器，其中N为大于2的整数，所述变压器的副边N个绕组连成等边多边形，所述变压器的原边N个绕组的同名端相连作为复合多态开关第一端；