[发明专利]PFC升压器电路

说明书

技术领域

本发明涉及PFC(功率因数校正)升压器电路。特别地，本发明涉及这样的PFC升压器电路：其包含可开关的功率晶体管，以便在反激(flyback)和正激(forward)状态之间切换电路。

背景技术

多年来，在工业中已经想到了用于PFC(功率因数校正)升压器电路的多种不同的电路布置，以便试图使得电源效率最大化，同时，减少部件数量并使功率损耗最小化。

传统的布置单相PFC升压器电路的方式依赖于桥式整流器装置，以便将AC干线电源(AC mains supply)整流为连续变化的DC电压源。

例如，如Huber等人在论文“Performance Evaluation of bridgeless PFC Boost Rectifiers”(IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS，2008，VOL 23；Issue 3，pp 1381-1390)中所讨论的，传统的PFC升压器电路包含由四个二极管元件构成的全波整流器。串联设置电感性元件，同时，在整流器输出的输出的两端之间并联设置电容性元件。可切换功率晶体管受到控制，以便在电感性元件中存储能量，并将所存储的能量传送到电容性元件。

与这样的布置相关联的问题在于全波整流器二极管两端之间的典型地为大约1V的正向电压降，其显著地减小了电路的效率。也就是说，在AC干线电源的一个半周期(half cycle)之内，在两个二极管上产生电压降，导致对于高线路干线电压运行的大约1％的能量损耗，以及对于低线路干线电压运行的2％的能量损耗。

已经开发无桥(bridgeless)PFC升压器电路，以试图减小电路的整流器部分的二极管的损耗。然而，所开发的多种电路具有明显的限制，例如给予干线电源的大量开关噪音，或是需要包含两个分立的升压电感器。

本发明的目的在于提供一种PFC升压器电路，其包含可开关功率晶体管，以便在反激和正激状态之间切换电路，从而在用于电容器元件蓄能的电感器元件中存储能量以及从之释放能量。

本发明的另一目的在于提供一种PFC升压器电路，其被布置为使得系统部件上的电压降最小化，从而增大能量效率。

本发明的另一目的在于提供一种具有单个电感性元件的PFC升压器电路。

分立地阅读各个目的，目的在于至少向公众提供有用的选择。

本发明的目标在于克服或是至少是减轻某些或全部上面提到的问题。

发明内容

本发明包含PFC升压器电路，其以反激和正激状态运行。当处于正激状态时，通过两个功率晶体管的控制，电感器由AC电源充电，其中，第一功率晶体管被反向偏置，第二功率晶体管被开通。当处于反激状态时，第二功率晶体管被关断，电感器中所存储的能量经由二极管元件传送到电容器元件。

根据一实施形态，本发明提供了一种用于连接到交流(AC)电源的功率因数校正升压器电路，其包含被布置为在电源的第一AC半周期有效(active)的第一电路部分，第一电路部分包含：与第一功率晶体管的源极节点连接的第一AC输入节点，与第一功率晶体管的漏极节点连接的电感性元件的第一节点，与第二功率晶体管的漏极节点连接的电感性元件的第二节点，与第二功率晶体管的源极节点连接的第二AC输入节点，与电感性元件的第二节点连接的第一半导体二极管元件的阳极，与第一输出电容器元件的第一节点连接的第一半导体二极管元件的阴极，与第二AC输入节点连接的第一输出电容器元件的第二节点，其中，第一与第二功率晶体管可控制，以便在正激模式和反激模式之间切换第一电路部分。使得在正激模式下，电感性元件存储来自AC电源的能量，在反激模式下，来自电感性元件的所存储的能量通过第一半导体二极管元件被传送到第一输出电容器。

根据另一实施形态，本发明提供了一种用于连接到交流(AC)电源的功率因数校正升压器电路，其包含被布置为在电源的第一AC半周期上运行的第一电路部分，通过控制第一与第二功率晶体管，第一电路部分被布置为以正激模式和反激模式中的一种运行，其中，正激模式下的电流路径经过第一功率晶体管的体二极管到电感器，并从电感器经过第二功率晶体管的漏极节点到源极节点，反激模式下的电流路径经过第一功率晶体管的体二极管到电感器，从电感器到第一半导体二极管元件，以便对第一输出电容器元件充电。

根据本发明的特定实施例，通过减小二极管部件上的电压降的损耗，电路提供了从AC干线到输出的高效电力传送。另外，用于实现该电路的部件数量得到最小化。

附图说明