一种无桥单极PFC电路的制作方法

本发明涉及电路电子技术领域，尤其涉及一种无桥单极pfc电路。

背景技术：

boost升压电路主要作用是把低压转换成高压，在许多场合，必不可少，特别是在对pf值有要求的场合，boost电路更是pf值的决定部分。

boost电路传统架构，一般经过整流，电感升压再整流，通过pwm控制电感的充放电，把电压抬升，但由于两次整流，必定有一定的效率损失，对大功率场合，效率损失，更会加大散热的难度，体积会进一步加大。

近年来出现的图腾柱架构基本就是把两个整流二极管变成了mosfet，虽然在效率上有一定的提升，但同时也增大了体积和控制难度，加大了成本。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种无桥单极pfc电路。

本发明采用的技术方案是：

一种无桥单极pfc电路，其包括场效应管q1、电容c1、电容c2、电感l1、二极管d1、二极管d2、二极管d3和二极管d4，市电与电容c1并联，电容c1的一端连接电感l1的一端和和二极管d4的阳极，电感l1的另一端分别连接场效应管q1的漏极、二极管d2的阴极和二极管d3的阳极，场效应管q1的栅极与一pfc控制器的输出端连接并由该pfc控制器驱动控制，场效应管q1的源极分别连接电容的另一端和二极管d1的阴极，二极管d4和二极管d3的阴极分别连接电容c2的一端，二极管d1和二极管d2的阳极分别连接电容c2的另一端，电容c2的两端作为高压输出端。

进一步地，场效应管q1，一般选用具有可控制的双向导通特性的gan功率管、电容c1，一般为安规电容，如x2电容，容值一般不会很大，电容c2一般选用铝电解电容，电感l1、二极管d1、二极管d2、二极管d3和二极管d4的选型，一般与具体方案密切相关，功率的不同，电压和电流的不一样，以及控制的频率和控制方式不一样，各个器件的型号以及参数都会有巨大的变化。

一种无桥单极pfc电路，其包括场效应管q1、场效应管q2、电容c1、电容c2、电感l1、二极管d1、二极管d3、二极管d4和二极管d5，市电与电容c1并联，电容c1的一端连接场效应管q2的漏极和二极管d5阴极，场效应管q2的栅极与一pfc控制器的输出端连接并由该pfc控制器驱动控制，场效应管q1的源极分别连接电感l1的一端和二极管d4的阳极，电感l1的另一端分别连接场效应管q1的漏极和二极管d3的阳极，场效应管q1的栅极与该pfc控制器的输出端连接并由该pfc控制器驱动控制，场效应管q1的源极分别连接电容的另一端和二极管d1的阴极，二极管d4和二极管d3的阴极分别连接电容c2的一端，二极管d1和二极管d5的阳极分别连接电容c2的另一端，电容c2的两端作为高压输出端。

进一步地，场效应管q1、场效应管q2、电容c1、一般为安规电容，如x2电容，容值一般不会很大，电容c2一般选用铝电解电容，电感l1、二极管d1、二极管d3、二极管d4和二极管d5的型号，一般与具体方案密切相关，功率的不同，电压和电流的不一样，以及控制的频率和控制方式不一样，各个器件的型号以及参数都会有巨大的变化。

一种无桥单极pfc电路，其包括场效应管q1、场效应管q2、电容c1、电容c2、变压器、二极管d6和二极管d7，变压器包括绕组l1和绕组l2，市电与电容c1并联，电容c1的一端连接场效应管q2的漏极和二极管d7的阳极，场效应管q2的栅极与一pfc控制器的输出端连接并由该pfc控制器驱动控制，场效应管q1的漏极连变压器绕组l1和l2的公共端，场效应管q1的源极连接电容c1的另一端，二极管d7的阴极连接变压器绕组l2的同名端，变压器绕组l1的异名端与场效应管q2的源极相连，变压器绕组l2次级线圈的异名端连接二极管d6的阳极，二极管d6的阴极连接电容c2的一端，变压器绕组l2次级线圈的同名端连接电容c2的另一端，电容c2的两端作为高压输出端。

其还包括电感l3和二极管d8，变压器次级线圈的同名端连接二极管d6的阳极，二极管d6的阴极分别连接电感l3的一端和二极管d8的阴极，电感l3的另一端连接电容c2的一端，变压器绕组l2次级线圈的异名端连接电容c2的另一端和二极管d8的阳极，电容c2的两端作为高压输出端。

进一步地，场效应管q1、场效应管q2、一般选用具有可控制的双向导通特性的gan功率管、电容c1，一般为安规电容，如x2电容，容值一般不会很大，电容c2一般选用铝电解电容，变压器、二极管d6、二极管d7、电感l3和二极管d8的型号，一般与具体方案密切相关，功率的不同，电压和电流的不一样，以及控制器的频率、控制方式不一样，各个器件的型号以及参数都会有巨大的变化。

本发明采用以上技术方案，升压电路中没有整流桥，并且有pfc矫正，有效地增加电源效率，减小电源体积，提供功率密度。本发明的电路结构简单，二极管的电流较低，有利于降低成本。本发明通过提升效率，体积能小于原先体积的2/3。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明；

图1为本发明实施例1的boost结构示意图；

图2为本发明实施例1的正半周期电路示意图；

图3为本发明实施例1的负半周期电路示意图；

图4为实施例1的改进型的实施例2的结构示意图；

图5为本发明实施例3的fly-back架构示意图；

图6为本发明实施例4的的正激控制的隔离架构示意图。

具体实施方式

实施例1：

如图1-4之一所示，本发明公开了一种无桥单极pfc电路，其包括场效应管q1、电容c1、电容c2、电感l1、二极管d1、二极管d2、二极管d3和二极管d4，市电与电容c1并联，电容的一端连接电感l1的一端和和二极管d4的阳极，电感l1的另一端分别连接场效应管q1的漏极、二极管d2的阴极和二极管d3的阳极，场效应管q1的栅极与一pfc控制器的输出端连接并由该pfc控制器驱动控制，场效应管q1的源极分别连接电容的另一端和二极管d1的阴极，二极管d4和二极管d3的阴极分别连接电容c2的一端，二极管d1和二极管d2的阳极分别连接电容c2的另一端，电容c2的两端作为高压输出端。如图1所示，本发明一种无桥单极pfc电路的boost架构图，其中，ac为市电，dcout为高压输出，pfc控制器、反馈环路和驱动电路在以上电路图中省略，没有画出。

进一步地，场效应管q1，一般选用具有可控制的双向导通特性的gan功率管、电容c1，一般为安规电容，如x2电容，容值一般不会很大，电容c2一般选用铝电解电容，电感l1、二极管d1、二极管d2、二极管d3和二极管d4的选型，一般与具体方案密切相关，功率的不同，电压和电流的不一样，以及控制的频率和控制方式不一样，各个器件的型号以及参数都会有巨大的变化。

进一步地，整个电路分为两种状态，ac的正半周期和负半周期。

如图2所示为ac的正半周期时电路的简化示意图。ac的正半周期时整个电路图与传统boost并无差别，仅仅多了一个二极管d1；pfc控制器算法无需做过多改进，驱动只需要按照正常驱动gan即可。

如图3所示为ac的负半周期时电路的简化示意图。ac的负半周期时电流方向在充电时是从场效应管q2流向电感，二极管d4和d2不工作，放电时为二极管d4和d2工作。由于工作方式和正半周期不一样，所以pfc控制器需要把工作频率和占空比，以及控制方式需要改变，以达到输出电压和正半周期一样。

实施例2：

为了更好的提高效率，以及减少场效应管的应力，本发明提出改进型结构。如图4所示，一种无桥单极pfc电路，其包括场效应管q1、场效应管q2、电容c1、电容c2、电感l1、二极管d1、二极管d3、二极管d4和二极管d5，市电与电容c1并联，电容的一端连接场效应管q2的漏极和二极管d5阴极，场效应管q2的栅极与一pfc控制器的输出端连接并由该pfc控制器驱动控制，场效应管q1的源极分别连接电感l1的一端和二极管d4的阳极，电感l1的另一端分别连接场效应管q1的漏极和二极管d3的阳极，场效应管q1的栅极与该pfc控制器的输出端连接并由该pfc控制器驱动控制，场效应管q1的源极分别连接电容的另一端和二极管d1的阴极，二极管d4和二极管d3的阴极分别连接电容c2的一端，二极管d1和二极管d5的阳极分别连接电容c2的另一端，电容c2的两端作为高压输出端。

此改进型架构，场效应管q1和q2在一个半周期内，一只常开，另一只作为开关用，相当于改进之前的两个叠加，使gan的应力变小，提高效率和有利于降低成本。

实施例3：

本实施例3为隔离方式的架构方案，如图5所示，一种无桥单极pfc电路，其包括场效应管q1、场效应管q2、电容c1、电容c2、变压器、二极管d6和二极管d7，变压器包括绕组l1和绕组l2，市电与电容c1并联，电容c1的一端连接场效应管q2的漏极和二极管d7的阳极，场效应管q2的栅极与一pfc控制器的输出端连接并由该pfc控制器驱动控制，场效应管q1的漏极连变压器绕组l1和l2的公共端，场效应管q1的源极连接电容c1的另一端，二极管d7的阴极连接变压器绕组l2的同名端，变压器绕组l1的异名端与场效应管q2的源极相连，变压器绕组l2次级线圈的异名端连接二极管d6的阳极，二极管d6的阴极连接电容c2的一端，变压器绕组l2次级线圈的同名端连接电容c2的另一端，电容c2的两端作为高压输出端。

隔离方式不为boost架构，此种隔离架构，但为fly-back架构，此种架构多一个变压器绕组，相对于普通对应的架构，同时却少了3个二极管，减少了体积，提升了效率。隔离方式与之前的boost有少些不同，即在正半周期时，场效应管q2始终关闭，负半周期与之前的控制方式一样。变压器绕组l1和绕组l2的吸收回路未画出，同样，反馈环路和驱动等电路也未画出。

实施例4：

本实施例4的方案也是隔离方式，其在实施例3的基础行更改控制方式为正激方式。如图6所示，本实施例4相比实施例3的结构还包括电感l3和二极管d8，变压器绕组l2次级线圈的同名端连接二极管d6的阳极，二极管d6的阴极分别连接电感l3的一端和二极管d8的阴极，电感l3的另一端连接电容c2的一端，变压器绕组l2次级线圈的异名端连接电容c2的另一端和二极管d8的阳极，电容c2的两端作为高压输出端。在此电路中，同样的，驱动电路、反馈环路等电路也未画出。

当ac在正半周期时，即q2测比q1测电压高，q1作为功率主开关管，q1作为磁复位管，即当q1关闭时，q2打开。

当ac在负半周期时，即q2测比q1测电压低，q2作为原理主开关管，但当需要复位磁回路时，q1关闭，从控制端，q2常开，q1位主要开关管。

本发明采用以上技术方案，升压电路中没有整流桥，并且有pfc矫正，有效地增加电源效率，减小电源体积，提供功率密度。本发明的电路结构简单，二极管的电流较低，有利于降低成本。本发明通过提升效率，体积能小于原先体积的2/3。