專利名稱：一種無(wú)橋pfc系統(tǒng)的采樣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及功率因數(shù)校正(Power Factor Correction,簡(jiǎn)稱PFC)系統(tǒng),更具體地說(shuō)，涉及一種無(wú)橋PFC系統(tǒng)的采樣裝置。
技術(shù)背景 為了提高功率因數(shù)，降低輸入電流諧波含量，在通信電源中大多數(shù)采用，有源功率因數(shù)校正(Active Power Factor Correction)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。與傳統(tǒng)的有源功率因數(shù)校正系統(tǒng)相比，無(wú)橋PFC系統(tǒng)在通信電源中應(yīng)用更為廣泛。圖I示出了圖騰柱無(wú)橋PFC系統(tǒng)的電路圖，其具有兩個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)。一是電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，二是效率高。這是因?yàn)檎麄€(gè)PFC系統(tǒng)中不存在輸入整流橋，因此可以減小導(dǎo)通損耗。然而，這也造成了交流輸入電流的采樣非常困難。目前尚無(wú)可以簡(jiǎn)單有效地采樣無(wú)橋PFC系統(tǒng)的交流輸入電流的裝置。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述采樣無(wú)橋PFC系統(tǒng)的交流輸入電流非常困難的缺陷，提供一種可以簡(jiǎn)單有效地采樣無(wú)橋PFC系統(tǒng)的交流輸入電流的裝置。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種無(wú)橋PFC系統(tǒng)的采樣裝置，包括分流器，所述分流器連接在所述無(wú)橋PFC系統(tǒng)的第一電源輸入端和所述無(wú)橋PFC系統(tǒng)的整流模塊的第一輸入端之間；隔離運(yùn)算放大器，所述隔離運(yùn)算放大器的第一輸入端連接所述第一電源輸入端，所述隔離運(yùn)算放大器的第二輸入端連接所述整流模塊的第一輸入端，所述隔離運(yùn)算放大器的輸出端連接用于基于所述隔離運(yùn)算放大器輸出的電源輸入電流采樣信號(hào)控制所述無(wú)橋PFC系統(tǒng)的晶體管拓?fù)淠K的開(kāi)關(guān)的控制模塊；其中所述晶體管串聯(lián)模塊包括第一晶體管和第二晶體管，其中所述第一晶體管的源極經(jīng)第一電感連接所述無(wú)橋PFC系統(tǒng)的第二電源輸入端，所述第一晶體管的源極還連接所述第二晶體管的漏極，所述第一晶體管的漏極連接所述整流模塊的第一輸出端，所述第二晶體管的源極連接控制地，所述第一晶體管和第二晶體管的柵極連接所述控制模塊。在本實(shí)用新型所述的無(wú)橋PFC系統(tǒng)的采樣裝置中，所述整流模塊包括第一二極管和第二二極管，其中所述第一二極管的陰極為所述整流模塊的第一輸出端且連接所述第一晶體管的漏極，所述第一二極管的陽(yáng)極為所述整流模塊的第一輸入端且連接所述第二二極管的陰極，所述第二二極管的陽(yáng)極連接控制地。在本實(shí)用新型所述的無(wú)橋PFC系統(tǒng)的采樣裝置中，所述晶體管拓?fù)淠K進(jìn)一步包括第三晶體管和第四晶體管，其中所述第三晶體管的源極經(jīng)第二電感連接所述無(wú)橋PFC系統(tǒng)的第二電源輸入端，所述第三晶體管的源極還連接所述第四晶體管的漏極，所述第三晶體管的漏極連接所述整流模塊的第一輸出端和所述第一晶體管的漏極，所述第四晶體管的源極連接控制地，所述第三晶體管的柵極和所述第四晶體管的柵極連接所述控制模塊。在本實(shí)用新型所述的無(wú)橋PFC系統(tǒng)的采樣裝置中，所述整流模塊包括第三二極管和第四二極管，其中所述第三二極管的陰極為所述整流模塊的第一輸出端且連接所述第一晶體管的漏極和所述第三晶體管的漏極，所述第三二極管的陽(yáng)極為所述整流模塊的第一輸入端且連接所述第四二極管的陰極，所述第四二極管的陽(yáng)極連接控制地。在本實(shí)用新型所述的無(wú)橋PFC系統(tǒng)的采樣裝置中，所述無(wú)橋PFC系統(tǒng)的采樣裝置進(jìn)一步包括連接在所述整流模塊的第一輸出端和控制地之間的輸出模塊。在本實(shí)用新型所述的無(wú)橋PFC系統(tǒng)的采樣裝置中，所述輸出模塊包括第一電容和第一電阻，所述第一電容和所述第一電阻并聯(lián)連接在所述整流模塊的第一輸出端和所述控制地之間。在本實(shí)用新型所述的無(wú)橋PFC系統(tǒng)的采樣裝置中，所述分流器為分流電阻。 實(shí)施本實(shí)用新型的無(wú)橋PFC系統(tǒng)的采樣裝置，能夠簡(jiǎn)單方便地獲得無(wú)橋PFC系統(tǒng)的電源輸入電流采樣信號(hào)。更進(jìn)一步的，可以將該電源輸入電流采樣信號(hào)送入無(wú)橋PFC系統(tǒng)控制模塊用于后續(xù)的控制或處理，因而使得無(wú)橋PFC系統(tǒng)的控制更為簡(jiǎn)便。
下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中圖I是現(xiàn)有技術(shù)的圖騰柱無(wú)橋PFC系統(tǒng)的電路圖；圖2是本實(shí)用新型的無(wú)橋PFC系統(tǒng)的采樣裝置的第一實(shí)施例的電路原理圖；圖3是依照本實(shí)用新型的第一實(shí)施例的無(wú)橋PFC系統(tǒng)的采樣裝置采樣的電源輸入電流采樣信號(hào)和輸入電壓采樣信號(hào)的實(shí)際波形圖；圖4是本實(shí)用新型的無(wú)橋PFC系統(tǒng)的采樣裝置的第二實(shí)施例的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
圖2是本實(shí)用新型的無(wú)橋PFC系統(tǒng)的采樣裝置的第一實(shí)施例的電路原理圖。圖2示出了本實(shí)用新型的圖騰柱無(wú)橋PFC系統(tǒng)的采樣裝置。如圖2所示，該采樣裝置包括分流器和隔離運(yùn)算放大器U1。該分流器可以是如圖2所示的分流電阻R2，也可以是其他任何可以實(shí)現(xiàn)分流功能的元件、電路或者是模塊。所述圖騰柱無(wú)橋PFC系統(tǒng)包括電感LI，晶體管拓?fù)淠K200，整流模塊300和輸出模塊400。其中，該分流電阻R2連接在交流電源VAC的第一電源輸入端A和所述無(wú)橋PFC系統(tǒng)的整流模塊300的第一輸入端C之間。所述隔離運(yùn)算放大器Ul的第一輸入端連接所述第一電源輸入端A，所述隔離運(yùn)算放大器Ul的第二輸入端連接所述整流模塊300的第一輸入端C。所述隔離運(yùn)算放大器Ul的輸出端連接所述無(wú)橋PFC系統(tǒng)的控制模塊(未示出)。所述控制模塊基于所述隔離運(yùn)算放大器Ul輸出的電源輸入電流采樣信號(hào)控制所述無(wú)橋PFC系統(tǒng)的晶體管拓?fù)淠K200的開(kāi)關(guān)。在此，該隔離運(yùn)算放大器Ul可以是任何合適的隔離運(yùn)算放大裝置或者模塊，比如安華高(AVAGO)公司的C790、C784、HCPL7840等等。該隔離運(yùn)算放大器的第一輸入端可以是同相輸入端，也可以是反相輸入端。同理，該隔離運(yùn)算放大器的第二輸入端可以是反相輸入端，也可以是同相輸入端。[0023]在該實(shí)施例中，所述晶體管拓?fù)淠K200包括晶體管SI和晶體管S2。所述晶體管SI的源極經(jīng)電感LI連接所述無(wú)橋PFC系統(tǒng)的交流電源VAC的第二電源輸入端B。所述晶體管SI的源極還連接所述晶體管S2的漏極。所述晶體管SI的漏極連接所述整流模塊的第一輸出端D。所述晶體管S2的源極連接控制地，所述晶體管SI和晶體管S2的柵極連接所述控制模塊。該晶體管優(yōu)選是金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。當(dāng)然，該晶體管也可以是其他類型的晶體管，如半導(dǎo)體三極管、肖特基勢(shì)壘柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管、絕緣柵雙極晶體管、靜電感應(yīng)晶體管等等)。 在該實(shí)施例中，所述整流模塊300包括二極管Dl和二極管D2。所述二極管Dl的陰極為所述整流模塊的第一輸出端D且連接所述第一晶體管的漏極。所述二極管Dl的陽(yáng)極為所述整流模塊的第一輸入端C且連接所述二極管D2的陰極。所述二極管D2的陽(yáng)極與控制地連接。在本實(shí)施例中，所述輸出模塊400包括電容Cl和電阻Rl，所述電容Cl和電阻Rl并聯(lián)連接在所述整流模塊300的第一輸出端D和所述控制地之間。本領(lǐng)域技術(shù)人員知悉，整流模塊300、控制模塊以及輸出模塊400的構(gòu)造和其工作原理已經(jīng)是本領(lǐng)域中眾所周知的。因此根據(jù)本實(shí)用新型的教導(dǎo)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要，選擇和設(shè)計(jì)任何適合的整流模塊300、控制模塊以及輸出模塊400。在此，本實(shí)用新型不受這些模塊的具體構(gòu)造和組成的限制。如圖2中的實(shí)施例所示，在圖騰柱無(wú)橋PFC系統(tǒng)中，分流電阻R2與電源VAC和電感LI串聯(lián)，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電源輸入電流采樣信號(hào)的連續(xù)檢測(cè)。該檢測(cè)信號(hào)經(jīng)隔離運(yùn)算放大器Ul的輸出端送入控制模塊，控制模塊就可利用該檢測(cè)信號(hào)來(lái)控制晶體管拓?fù)淠K200中晶體管SI和晶體管S2的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)圖騰柱無(wú)橋PFC系統(tǒng)的連續(xù)工作模式。本領(lǐng)域技術(shù)人員知悉，對(duì)晶體管拓?fù)淠K200的控制方法可以采用本領(lǐng)域中眾所周知的任何方法，比如平均電流法、峰值電流法、電流跟蹤法等等。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型的教導(dǎo)，完全可以實(shí)現(xiàn)上述控制，因此對(duì)此就不再進(jìn)行累述了。一般情況下，PFC系統(tǒng)的電源輸入電流采樣信號(hào)較難獲得；而以PFC系統(tǒng)負(fù)母線為控制地的圖騰柱無(wú)橋PFC系統(tǒng)的電源輸入電流采樣信號(hào)更難獲得。而采用本實(shí)用新型的圖騰柱無(wú)橋PFC系統(tǒng)的采樣裝置，能夠簡(jiǎn)單方便地獲得圖騰柱無(wú)橋PFC系統(tǒng)的電源輸入電流采樣信號(hào)。更進(jìn)一步的，可以將該電源輸入電流采樣信號(hào)送入無(wú)橋PFC系統(tǒng)控制模塊用于后續(xù)的控制或處理，因而使得無(wú)橋PFC系統(tǒng)的控制更為簡(jiǎn)便。采用本實(shí)用新型的圖騰柱無(wú)橋PFC系統(tǒng)的采樣裝置，再結(jié)合上述平均電流法、峰值電流法、電流跟蹤法等控制方法對(duì)圖騰柱無(wú)橋PFC系統(tǒng)進(jìn)行控制，可以實(shí)現(xiàn)電源輸入電流在相位上跟隨電源輸入電壓。圖3是依照本實(shí)用新型的第一實(shí)施例的無(wú)橋PFC系統(tǒng)的采樣裝置采樣得到的的電源輸入電流采樣信號(hào)(A)和輸入電壓采樣信號(hào)的實(shí)際波形圖(V)。如圖3可知，電源輸入電流采樣信號(hào)的總諧波失真為3. 9%。能夠滿足各種標(biāo)準(zhǔn)對(duì)總諧波失真的要求。圖4是本實(shí)用新型的無(wú)橋PFC系統(tǒng)的采樣裝置的第二實(shí)施例的電路原理圖。圖4示出了本實(shí)用新型的交錯(cuò)圖騰柱無(wú)橋PFC系統(tǒng)的采樣裝置。采用交錯(cuò)并聯(lián)的圖騰柱無(wú)橋PFC系統(tǒng)可以提高功率密度，其工作原理與普通圖騰柱無(wú)橋PFC系統(tǒng)相似。如圖4所示，該采樣裝置包括分流電阻R2和隔離運(yùn)算放大器U1。該分流器可以是如圖2所示的分流電阻R2，也可以是其他任何可以實(shí)現(xiàn)分流功能的元件、電路或者是模塊。所述交錯(cuò)圖騰柱無(wú)橋PFC系統(tǒng)包括電感LI，L2，晶體管拓?fù)淠K200，整流模塊300和輸出模塊400。其中該分流電阻R2連接在交流電源VAC的第一電源輸入端A和所述無(wú)橋PFC系統(tǒng)的整流模塊300的第一輸入端C之間。所述隔離運(yùn)算放大器Ul的第一輸入端連接所述第一電源輸入端A，所述隔離運(yùn)算放大器Ul的第二輸入端連接所述整流模塊300的第一輸入端C。所述隔離運(yùn)算放大器Ul的輸出端連接所述無(wú)橋PFC系統(tǒng)的控制模塊(未示出)。在此，該隔離運(yùn)算放大器Ul可以是任何合適的隔離運(yùn)算放大裝置或者模塊，比如安華高(AVAGO)公司的C790、C784、HCPL7840等等。該隔離運(yùn)算放大器的第一輸入端可以是同相輸入端，也可以是反相輸入端。同理，該隔離運(yùn)算放大器的第二輸入端可以是反相輸入端，也可以是同相輸入端。所述控制模塊基于所述隔離運(yùn)算放大器Ul輸出的電源輸入電流采樣信號(hào)控制所述無(wú)橋PFC系統(tǒng)的晶體管拓?fù)淠K200的開(kāi)關(guān)。 在該實(shí)施例中，所述晶體管拓?fù)淠K200包括晶體管SI、晶體管S2、晶體管S3和晶體管S4。所述晶體管SI的源極經(jīng)電感LI連接所述無(wú)橋PFC系統(tǒng)的交流電源VAC的第二電源輸入端B。所述晶體管SI的源極還連接所述晶體管S2的漏極。所述晶體管SI的漏極連接所述整流模塊的第一輸出端D和所述晶體管S3的漏極。所述晶體管S2的源極連接控制地。所述晶體管S3的源極經(jīng)電感L2連接所述無(wú)橋PFC系統(tǒng)的交流電源VAC的第二電源輸入端B。所述晶體管S3的源極還連接所述晶體管S4的漏極。所述晶體管S4的源極連接控制地。所述晶體管SI、晶體管S2、晶體管S3和晶體管S4的柵極連接所述控制模塊。在該實(shí)施例中，所述整流模塊300包括二極管Dl和二極管D2。其中，所述二極管Dl的陰極為所述整流模塊的第一輸出端D。且所述二極管Dl的陰極連接所述晶體管SI的漏極和所述晶體管S3的漏極。所述二極管Dl的陽(yáng)極為所述整流模塊的第一輸入端C且連接所述二極管D2的陰極。所述二極管D2的陽(yáng)極接控制地。在本實(shí)施例中，所述輸出模塊400包括電容Cl和電阻Rl，所述電容Cl和電阻Rl并聯(lián)連接在所述整流模塊300的第一輸出端D和所述控制地之間。如圖4中的實(shí)施例所示，在交錯(cuò)圖騰柱無(wú)橋PFC系統(tǒng)中，分流電阻R2與電源VAC和電感LI串聯(lián)，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電源輸入電流采樣信號(hào)的連續(xù)檢測(cè)。該檢測(cè)信號(hào)經(jīng)隔離運(yùn)算放大器Ul的輸出端送入控制模塊，控制模塊就可利用該檢測(cè)信號(hào)來(lái)控制晶體管拓?fù)淠K200中晶體管SI、晶體管S2、晶體管S3和晶體管S4的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)交錯(cuò)圖騰柱無(wú)橋PFC系統(tǒng)的連續(xù)工作模式。其工作過(guò)程和原理與圖2中示出的圖騰柱無(wú)橋PFC系統(tǒng)類似，在此就不再累述了。因此，實(shí)施本實(shí)用新型的無(wú)橋PFC系統(tǒng)的采樣裝置，能夠簡(jiǎn)單方便地獲得無(wú)橋PFC系統(tǒng)的電源輸入電流采樣信號(hào)。更進(jìn)一步的，可以將該電源輸入電流采樣信號(hào)送入無(wú)橋PFC系統(tǒng)控制模塊用于后續(xù)的控制或處理，因而使得無(wú)橋PFC系統(tǒng)的控制更為簡(jiǎn)便。根據(jù)本實(shí)用新型的教導(dǎo)，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可將本實(shí)用新型的采樣裝置應(yīng)用到其他有源或無(wú)源PFC系統(tǒng)中。雖然本實(shí)用新型是通過(guò)具體實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明的，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，在不脫離本實(shí)用新型范圍的情況下，還可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行各種變換及等同替代。因此，本實(shí)用新型不局限于所公開(kāi)的具體實(shí)施例，而應(yīng)當(dāng)包括落入本實(shí)用新型權(quán)利要求范圍內(nèi)的全部實(shí)施方式。
權(quán)利要求1.一種無(wú)橋PFC系統(tǒng)的采樣裝置，其特征在于，包括 分流器，所述分流器連接在所述無(wú)橋PFC系統(tǒng)的第一電源輸入端和所述無(wú)橋PFC系統(tǒng)的整流模塊的第一輸入端之間； 隔離運(yùn)算放大器，所述隔離運(yùn)算放大器的第一輸入端連接所述第一電源輸入端，所述隔離運(yùn)算放大器的第二輸入端連接所述整流模塊的第一輸入端，所述隔離運(yùn)算放大器的輸出端連接用于基于所述隔離運(yùn)算放大器輸出的電源輸入電流采樣信號(hào)控制所述無(wú)橋PFC系統(tǒng)的晶體管拓?fù)淠K的開(kāi)關(guān)的控制模塊； 其中所述晶體管串聯(lián)模塊包括第一晶體管和第二晶體管，其中所述第一晶體管的源極經(jīng)第一電感連接所述無(wú)橋PFC系統(tǒng)的第二電源輸入端，所述第一晶體管的源極還連接所述第二晶體管的漏極，所述第一晶體管的漏極連接所述整流模塊的第一輸出端，所述第二晶體管的源極連接控制地，所述第一晶體管和第二晶體管的柵極連接所述控制模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無(wú)橋PFC系統(tǒng)的采樣裝置，其特征在于，所述整流模塊包括第 一二極管和第二二極管，其中所述第一二極管的陰極為所述整流模塊的第一輸出端且連接所述第一晶體管的漏極，所述第一二極管的陽(yáng)極為所述整流模塊的第一輸入端且連接所述第二二極管的陰極，所述第二二極管的陽(yáng)極連接控制地。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無(wú)橋PFC系統(tǒng)的采樣裝置，其特征在于，所述晶體管拓?fù)淠K進(jìn)一步包括第三晶體管和第四晶體管，其中所述第三晶體管的源極經(jīng)第二電感連接所述無(wú)橋PFC系統(tǒng)的第二電源輸入端，所述第三晶體管的源極還連接所述第四晶體管的漏極，所述第三晶體管的漏極連接所述整流模塊的第一輸出端和所述第一晶體管的漏極，所述第四晶體管的源極連接控制地，所述第三晶體管的柵極和所述第四晶體管的柵極連接所述控制模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無(wú)橋PFC系統(tǒng)的采樣裝置，其特征在于，所述整流模塊包括第三二極管和第四二極管，其中所述第三二極管的陰極為所述整流模塊的第一輸出端且連接所述第一晶體管的漏極和所述第三晶體管的漏極，所述第三二極管的陽(yáng)極為所述整流模塊的第一輸入端且連接所述第四二極管的陰極，所述第四二極管的陽(yáng)極連接控制地。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一權(quán)利要求所述的無(wú)橋PFC系統(tǒng)的采樣裝置，其特征在于，所述無(wú)橋PFC系統(tǒng)的采樣裝置進(jìn)一步包括連接在所述整流模塊的第一輸出端和控制地之間的輸出模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無(wú)橋PFC系統(tǒng)的采樣裝置，其特征在于，所述輸出模塊包括第一電容和第一電阻，所述第一電容和所述第一電阻并聯(lián)連接在所述整流模塊的第一輸出端和所述控制地之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一權(quán)利要求所述的無(wú)橋PFC系統(tǒng)的采樣裝置，其特征在于，所述分流器為分流電阻。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種無(wú)橋PFC系統(tǒng)的采樣裝置，包括分流器，所述分流器連接在所述無(wú)橋PFC系統(tǒng)的第一電源輸入端和所述無(wú)橋PFC系統(tǒng)的整流模塊的第一輸入端之間；隔離運(yùn)算放大器，所述隔離運(yùn)算放大器的第一輸入端連接所述第一電源輸入端，所述隔離運(yùn)算放大器的第二輸入端連接所述整流模塊的第一輸入端，所述隔離運(yùn)算放大器的輸出端連接用于基于所述隔離運(yùn)算放大器輸出的電源輸入電流采樣信號(hào)控制所述無(wú)橋PFC系統(tǒng)的晶體管拓?fù)淠K的開(kāi)關(guān)的控制模塊；其中所述晶體管串聯(lián)模塊包括第一晶體管和第二晶體管。實(shí)施本實(shí)用新型的無(wú)橋PFC系統(tǒng)的采樣裝置，能夠簡(jiǎn)單方便地獲得無(wú)橋PFC系統(tǒng)的電源輸入電流采樣信號(hào)。
文檔編號(hào)H02M1/42GK202395655SQ201120508910
公開(kāi)日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2011年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者屈云生, 秦嶺, 首?？?申請(qǐng)人:艾默生網(wǎng)絡(luò)能源系統(tǒng)北美公司