[发明专利]CRM图腾柱PFC变换器母线电压尖峰抑制电路和方法

权利要求书

1.一种CRM图腾柱PFC变换器母线电压尖峰抑制电路，其特征在于：包括主功率电路和驱动电路；

所述主功率电路包括EMI滤波器、升压电感、高频开关管S₁、高频开关管S₂、工频开关管S₃、工频开关管S₄、输出母线电容和负载；工频开关管S₃的源极和工频开关管S₄的漏极相连，构成工频桥臂；所述EMI滤波器输出端分别与升压电感的一端和工频桥臂中点相连；升压电感的另一端分别与高频开关管S₁源极和高频开关管S₂漏极相连；高频开关管S₁漏极与工频开关管S₃的漏极相连，高频开关管S₂源极与工频开关管S₄的源极相连；输出母线电容的两端分别与负载的两端和工频桥臂的两端连接；

所述驱动电路包括高频管驱动电路和三电平驱动电路；所述高频管驱动电路与高频开关管的栅极相连；所述三电平驱动电路包括驱动电源v₁、驱动电源v₂、第一隔离驱动芯片、开关管Q₁和两个二极管，所述驱动电源v₁电压小于驱动电源v₂电压，一二极管与驱动电源v₁串联后与开关管Q₁的源极连接，形成电源一组，另一二极管与驱动电源v₂串联后与开关管Q₁的漏极连接，形成电源二组，所述第一隔离驱动芯片输出侧供电管脚与开关管Q₁的源极相连，输出端与工频开关管的栅极相连。

2.根据权利要求1所述CRM图腾柱PFC变换器母线电压尖峰抑制电路，其特征在于：还包括控制电路，所述控制电路包括输入PWM调制电路、输入电压差分采样电路、电感电流过零检测电路和输出母线电压采样电路；

所述PWM调制电路包括数/模转换器和数字控制器，数/模转换器的输入端与数字控制器相连，输出端与驱动电路连接；

所述电压差分采样电路输入端与EMI滤波器输入端连接，输出端与数字控制器连接；

所述电感电流过零检测电路包括迟滞比较器和采样电阻，迟滞比较器的输入端连接在采样电阻的两端，输出端与数字控制器连接；

所述输出母线电压采样电路输入端连接负载两端，输出端与数字控制器连接。

3.根据权利要求2所述CRM图腾柱PFC变换器母线电压尖峰抑制电路，其特征在于：所述高频管驱动电路包括高频管驱动电源和第二隔离驱动芯片，高频管驱动电源与第二隔离驱动芯片的输出侧供电管脚相连，输出端与高频开关管的栅极相连，第二隔离驱动芯片输入侧的信号输入端与数/模转换器的输出端相连。

4.根据权利要求3所述CRM图腾柱PFC变换器母线电压尖峰抑制电路，其特征在于：所述第一隔离驱动芯片输出端与工频开关管的栅极之间设有驱动电阻。

5.根据权利要求4所述CRM图腾柱PFC变换器母线电压尖峰抑制电路，其特征在于：所述高频开关管和工频开关管的两端均连接有开关管寄生电容。

6.根据权利要求5所述CRM图腾柱PFC变换器母线电压尖峰抑制电路，其特征在于：所述数字控制器采用TMS320F280049C芯片。

7.一种CRM图腾柱PFC变换器母线电压尖峰抑制方法，该方法采用权利要求6所述电路，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、通过数字控制器分别采样EMI滤波器之前的输入电压信号以及负载两端的输出母线电压信号,得到输入电压v_ac,和母线电压v_o；

步骤二、将采样得到的母线电压v_o与母线电压基准v_ref进行比较得到误差信号v_err,误差信号通过PI控制器生成定导通T_onact；

步骤三、将定导通T_onact与数字控制器计算得到的变导通时间T_onvar相加得到高频开关管的导通时间T_on，将T_on设定为调制波利用数学控制器生成PWM信号输入第二隔离驱动芯片来控制高频开关管的开通与关断；

步骤四、通过输入电压差分采样电路采样得到的输入电压v_ac得到输入电压的相位信息θ；

步骤五、在数字控制器中将输入电压相位信息与零相比较，得到工频开关管的PWM信号，该信号输入第一隔离驱动芯片；

步骤六、将工频开关管PWM信号滞后一个中断周期得到的信号和工频开关管PWM信号进行与运算，得到电源二组中开关管Q₁的驱动信号，该信号经过PWM调制电路输出与电源二组中开关管Q₁的栅极相连；

步骤七、当工频开关管导通时，驱动电压供电首先为驱动电源一组中的电源，经过一个中断周期后将驱动电压供电切换到驱动电源二组中的电源。