[发明专利]一种零电流检测电路及其检测方法

说明书

本发明提供一种零电流检测电路及其方法，电路包括互感器、第一检测模块、第二检测模块和信号处理模块，互感器用于感测无桥功率因数校正电路的电感电流过零信号，并依其饱和特性降低采样损耗，第一检测模块用于产生负半周期所需零电流检测电压信号，第二检测模块用于产生正半周期所需零电流检测电压信号，信号处理模块用于组合产生电路在整个工频周期所需的零电流检测信号。本发明旨在利用互感器的饱和特性，降低采样损耗的目的，从而提高系统效率。

技术领域

本发明涉及有源功率因数校正变换器领域，特别涉及零电流检测。

背景技术

随着现代工业的高速发展，电力系统的非线性负荷日益增多。这些非线性负荷产生的谐波电流注入到电网，使公用电网的电压波形产生畸变，严重地污染了电网的环境。为了降低电力电子装置频繁使用给电网造成的严重谐波污染，通常需要引入功率因数校正(Power Factor Correct，PFC)电路，使输入电流谐波满足预设的谐波要求。此外，PFC电路的发展趋势也如同大部分的电源产品一样，朝着高效率(High efficiency)，高功率密度(High power density)方向发展。

无桥PFC电路相比传统有桥PFC电路，减少了输入端整流桥堆的损耗。因此该电路具有低通态损耗、低共模干扰以及元器件利用率高等诸多优点。同时无桥PFC在特定控制下能够实现零电压开通(Zero Voltage Switch，ZVS)，因此无桥PFC日益受到研究重视。

以图腾柱无桥PFC电路为例，图1所示为图腾柱无桥PFC电路。由于Si MOS管的体二极管具有较长的反向恢复时间，连续电流模式(CCM)下会造成极大的反向恢复损耗，Si MOS管的图腾无桥不宜以CCM模式工作。临界电流模式(CRM)和DCM(断续模式)下Si MOS管的体二极管均零电流关断，几乎无反向恢复损耗，有助于图腾无桥PFC实现高效率。因此，CRM模式下如何简单有效的对电感电流过零点进行检测，是设计人员亟待解决的问题。

无桥电路可采用串接电阻进行电流检测，如图2所示，该方案为，采样电阻连接于交流电源与第一储能电路之间或者连接于第一储能电路与半桥切换电路之间，再或者连接于交流电源与整流电路之间，但该方案的采样损耗较大，且采样地与功率地不共地，需要隔离驱动，输出电压差分采样，控制电路较复杂。除此之外，无桥电路可利用绕组进行零电流检测，采用边沿检测，如图3所示，该方案只能工作于二极管整流模式，增加额外的采样损耗，且不便于拓展至其他无桥PFC电路中。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种无桥功率因数校正电路的零电流检测电路及其方法，既方便拓展至其他PFC电路应用中，如交错PFC电路等，又可利用互感器的饱和特性减小无桥功率因数校正电路的采样损耗，有利于提高系统的工作效率。

本发明提供一种零电流检测电路，用于无桥功率因数校正电路，包括互感器、第一检测模块、第二检测模块和信号处理模块；互感器用于连接进无桥功率因数校正电路的主功率电感的一端，第一检测模块和第二检测模块分别与互感器副边的两端相连，信号处理模块的第一输入端与第一检测模块的输出端相连，信号处理模块的第二输入端与第二检测模块的输出端相连；互感器用于感测无桥功率因数校正电路的电感电流过零信号，并依其饱和特性降低采样损耗，第一检测模块用于产生负半周期所需零电流检测电压信号，第二检测模块用于产生正半周期所需零电流检测电压信号，信号处理模块用于组合产生电路在整个工频周期所需的零电流检测信号。

作为互感器的一种具体实施方式，包括原边电感单元和副边电感单元，原边电感单元第一端与输入电压源一端连接，原边电感单元第二端与无桥功率因数校正电路的主功率电感的一端连接；副边电感单元包括第一电感和第二电感，第一电感的第一端与第一检测模块的一端连接，第一电感的第二端连接控制电路参考地和第二电感的第一端，第二电感的第二端与第二检测模块的一端连接。