[发明专利]功率因子修正控制器及其无桥式功率因子修正电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种功率因子修正控制器及其应用电路，尤其涉及一种适用于无桥式功率因子修正电路的功率因子修正控制器。

背景技术

在环保节能日渐倍受重视之下，交流隔离型交换式电源供应器在功率上的改善，有朝向二次侧同步整流控制以及一次侧功率因子修正(PFC)拓朴应用的趋势发展。

图1A与图1B为一现有全桥式功率因子应用电路的示意图。如图1A与图1B中所示，此应用电路可区分为桥式整流电路与直流转换电路两个部分。交流电源AC所提供的交流电先经由桥式整流电路转换为直流后，再经由直流转换电路转换为输出电压Vo提供给负载(Load)Ro。

如图1A与图1B中所示，当交流电源AC所提供的交流电压处于正半周时，交流电源AC所产生的电流经由二极管d1、电感Li、导通的开关元件sw0与二极管d4，回流至交流电源AC。当开关元件sw0关断时，电感Li的释能电流则是由电感Li，经由二极管Do、负载Ro、二极管d4、交流电源AC与二极管d1，回流至电感Li。当交流电源AC所提供的交流电压处于负半周时，交流电源AC所产生的电流经由二极管d2、电感Li、导通的开关元件sw0与二极管d3，回流至交流电源AC。当开关元件sw0关断时，电感Li的释能电流则是由电感Li，经由二极管Do、负载Ro、二极管d3、交流电源AC与二极管d2，回流至电感Li。

目前，功率因子修正拓朴的应用面有朝向无桥式设计的方向发展。无桥式功率因子修正电路拓朴顾名思义就是将现有桥式整流与功率因子修正分开控制的电路拓朴改变为共享结构的电路拓朴，借以节省桥式整流顺向压降损失以提升电源供应器效率。

图2A与图2B为一典型的无桥式功率因子修正应用电路的示意图。此应用电路将桥式整流电路的四个二极管与功率因子修正电路加以整合，利用二个二极管d5，d6与二个开关元件sw1，sw2，取代原本的桥式整流电路的功能。同时通过控制此二个开关元件sw1，sw2的导通与关断，来达到功率因子修正的目的。如图2A与图2B中所示，当交流电源AC所提供的交流电压处于正半周时，交流电源AC所产生的电流经由电感Li、导通的开关元件sw1与sw2，回流至交流电源AC，以对电感Li充电。当开关元件sw1与sw2关断时，电感Li所产生的释能电流则是由电感Li，经由二极管d5、负载Ro与开关元件sw2的体二极管(body diode)ds2，回流至电感Li。

当交流电源AC所提供的交流电压处于负半周时，交流电源AC所产生的电流经由导通的开关元件sw2与sw1，流经电感Li，再回流至交流电源AC，以对电感Li充电。当开关元件sw1与sw2关断时，电感Li所产生的释能电流则是由电感Li，经过交流电源AC、二极管d6、负载Ro与开关元件sw1的体二极管ds1，回流至电感Li。

对于桥式功率因子修正应用电路而言，其桥式整流的电流路径需经过两个二极管，这些二极管会产生导通损失而影响整体转换效率。相比之下，无桥式功率因子修正应用电路可以减少电流流经的二极管数量，有效降低整流过程因为二极管所导致的压降与耗损。

图3A与图3B为另一典型的无桥式功率因子修正应用电路的示意图。此应用电路采用图腾柱(Totem pole)的驱动方式，因而需要额外的高压侧驱动电路(high side driver)。因此，此种应用电路的驱动控制较之图2A与图2B应用电路来的复杂。

如图3A与图3B中所示，当交流电源AC所提供的交流电压处于正半周且开关元件sw3关断时，交流电源AC所产生的电流经由电感Li、导通的开关元件sw4与二极管d8，回流至交流电源AC，以对电感Li充电。当开关元件sw4关断而开关元件sw3导通时，电感Li所产生的释能电流则是由电感Li，经由导通的开关元件sw3、负载Ro与二极管d8，回流至电感Li。

当交流电源AC所提供的交流电压处于负半周且开关元件sw4关断时，交流电源AC所产生的电流经由二极管d7与导通的开关元件sw3，流经电感Li，再回流至交流电源AC，以对电感Li充电。当开关元件sw3关断时，电感Li所产生的释能电流则是由电感Li，经过交流电源AC、二极管d7、负载Ro与导通的开关元件sw4，回流至电感Li。