一种CRM模式PFC的电感电流过零检测电路的制作方法

一种crm模式pfc的电感电流过零检测电路
技术领域
1.本发明涉及电感电流过零检测电路，尤其涉及一种crm模式pfc的电感电流过零检测电路。


背景技术：

2.随着电力电子技术的发展，大功率变换器的应用越来越广泛，对变换器的功率密度和效率要求也越来越高。为了提高变换器的工作效率，通常采用mos管软开关技术。如图1所示，有桥的crm模式boostpfc为了实现软开关常用的做法是在电感l上加一个辅助绕组，用以检测电感电压的变化，确定电感l电流回到零，从而控制开通mos管的时间。在图2中， i
l
是pfc电感电流，vgs是mos管驱动电压。由图2所示，当mos管关断后v
ds
=v
out
，电感电流开始线性下降，电流下降到零即电感能量放完时，pfc电感与mos管的寄生电容等将发生震荡，通过辅助绕组的电压v
aux
来检测整个震荡过程，并在v
aux
震荡到阀值v
th
后触发比较器使v
zcd
产生一个上升沿。mos管两端电压震荡的最低点为，震荡的幅度与v
in
和v
out
有关，当时，v
ds
电压可以震荡到零，当时，v
ds
电压无法震荡到零。由图2所示采用辅助绕组来检测电感电流到零的方式，需要增加一个延时t
delay
来保证mos管能够实现零电压或者谷底开通。这种方式简单有效，同时也普遍应用实际产品中，但存在的缺点就是无法准确找到v
ds
电压过零点或者谷底，从而开关损耗增加，效率变低。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是提供一种便于精确找到电感电流过零点。从而减小开关损耗，提升效率的crm模式pfc的电感电流过零检测电路。
4.为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种crm模式pfc的电感电流过零检测电路，包括信号处理电路、比较器和分压电路，pfc包括输入整流电路、电感、mos管、mos管驱动电路、输出整流电路和直流输出端。输入整流电路通过直流母线接mos管的两端，电感串接在直流母线中；输出整流电路的输入端接mos管的两端，输出整流电路的输出端为所述的直流输出端；信号处理电路的第一输入端接输入整流电路的输出电压，第二输入端接直流输出端的输出电压，输出端接比较器的同相输入端；分压电路接mos管d极相对于s极的电压，分压电路的输出端接比较器的反相输入端，比较器的输出端接mos管驱动电路的输入端。
5.以上所述的电感电流过零检测电路，信号处理电路的输出信号为，其中，k为比例系数，v
in
为输入整流电路的输出电压，v
out
为直流输出端的输出电压；分压电路的分压比为k，分压电路的输出信号为kv
ds
， v
ds
为mos管d极相对于s极的电压。
6.以上所述的电感电流过零检测电路，电感串接在直流正母线中，mos管的d极接直流正母线， s极接直流负母线。
7.以上所述的电感电流过零检测电路，输出整流电路包括整流二极管，直流输出端包括输出电容，整流二极管的阳极接mos管的d极，输出电容的一端接整流二极管的阴极，另一端接mos管的s极。
8.以上所述的电感电流过零检测电路，信号处理器采用单正压供电，比较器采用正负双电源供电。
9.以上所述的电感电流过零检测电路，当交流电压时，v
ds
震荡到波谷，比较器同相输入端的电压大于反相输入端的电压，比较器输出v
zcd
由低电平转换成高电平，mos管打开；当交流电压时，v
ds
震荡到零，比较器输出v
zcd
为高电平，mos管打开。
10.本发明的电感电流过零检测电路能够准确地找到pfc电感电流回零，mos管d极对s极电压的最低点，从而控制mos管的开通，达到减小开通损耗的效果。
附图说明
11.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
12.图1是现有技术有桥boost pfc电感电流过零检测电路的示意图。
13.图2是现有技术有桥boost pfc辅助绕组产生zcd信号的各个波形图。其中图2中的（a）为时，v
ds
震荡到零，但由于采用辅助绕组检测方式，无法精确实现零电压开通（zvs）；图2中的（b）为时，v
ds
无法震荡到零，同理无法精确实现谷底开通（vs）。
14.图3是本发明实施例crm模式pfc的电感电流过零检测电路的示意图。
15.图4是本发明实施例时，实现零电压开通（zvs）的波形图。
16.图5是本发明实施例时，实现谷底开通(vs)的波形图。
具体实施方式
17.本发明实施例crm模式pfc的电感l电流过零检测电路如图3所示，包括信号处理电路。比较器和分压电路。pfc包括交流输入端、全桥输入整流电路、直流母线、电感l、mos管q、mos管驱动电路（图中未示出）、输出整流电路和直流输出端。
18.由4个二极管组成的全桥输入整流电路通过直流母线接mos管q的两端，mos管q的d极接直流正母线， s极接直流负母线，电感l串接在直流正母线中。
19.输出整流电路包括整流二极管d，直流输出端包括输出电容，整流二极管d的阳极接mos管q的d极，输出电容的一端接整流二极管d的阴极，另一端接mos管q的s极。输出电容电压为直流输出端的输出电压v
out
。
20.信号处理电路的第一输入端接全桥输入整流电路的输出电压v
in
，第二输入端接直流输出端的输出电压v
out
，信号处理电路的输出端接比较器的同相输入端。分压电路的输入端接mos管d极相对于s极的电压v
ds
，另一端接地。分压电路的输出端接比较器的反相输入端，比较器的输出端接mos管驱动电路的输入端，输出控制信号v
zcd
用于使能驱动电路开通
mos管q。信号处理电路可以采用单片机或由运放搭建的比例放大电路。
21.信号处理电路的输出信号为，其中，k为比例系数，v
in
为全桥输入整流电路的输出电压，v
out
为直流输出端的输出电压。分压电路的分压比为k，分压电路的输出信号为kv
ds
， v
ds
为mos管d极相对于s极的电压。
22.信号处理电路采用单正压供电，比较器采用正负5v双电源供电。
23.本发明通过一种纯模拟电路的方式，精确找到pfc电感电流回到零后，mos管两端电压v
ds
震荡的最低点，在最低点让v
zcd
信号变为高电平，从而控制mos管的开通，以达到减小开通损耗的效果。
24.如图3所示，将交流整流后电压v
in
和pfc输出电压v
out
输入信号处理器，通过处理后输出信号，k为比例系数。将信号给到比较器的同相输入端，作为比较器的基准，再将mos管d极相对于s极的电压的v
ds
分压后得到kv
ds
给到比较器的反相输入端。信号处理器采用单正压供电，从而。比较器采用正负电源双电源供电，从而保证当v
ds
震荡到小于零时，比较器仍然能够处理kv
ds
这个信号。如图3所示，当电压v
in
随着交流电压变化而变化的过程中，信号处理器的输出电压也将发生变化，当时，输出电压为正，当时输出为零。mos管的两端电压直接反映在比较器的反相输入端上，其波形如图4和图5所示的v
ds
波形。当交流电压时，v
ds
震荡到波谷，比较器同相输入端的电压大于反相输入端的电压，输出v
zcd
由低电平转换成高电平，mos管打开。当交流电压时，v
ds
震荡到零，比较器输出v
zcd
为高电平，mos管打开。在图4和图5中，i
l
是pfc电感电流。
25.本发明通过模拟电路实现精准的v
ds
电压检测，确定电感电流回到零，将v
ds
震荡波谷电压的变化反应在比较器的基准电压上，让基准电压随着v
in
和v
out
变化而变化，从而保证总能在mos管两端电压震荡在最低时打开mos管，减小开关损耗。

技术特征：
1.一种crm模式pfc的电感电流过零检测电路，pfc包括输入整流电路、电感、mos管、mos管驱动电路、输出整流电路和直流输出端，其特征在于，包括信号处理电路、比较器和分压电路，输入整流电路通过直流母线接mos管的两端，电感串接在直流母线中；输出整流电路的输入端接mos管的两端，输出整流电路的输出端为所述的直流输出端；信号处理电路的第一输入端接输入整流电路的输出电压，第二输入端接直流输出端的输出电压，输出端接比较器的同相输入端；分压电路接mos管d极相对于s极的电压，分压电路的输出端接比较器的反相输入端，比较器的输出端接mos管驱动电路的输入端。2.根据权利要求1所述的电感电流过零检测电路，其特征在于，信号处理电路的输出信号为，其中，k为比例系数，v
in
为输入整流电路的输出电压，v
out
为直流输出端的输出电压；分压电路的分压比为k，分压电路的输出信号为kv
ds
，v
ds
为mos管d极相对于s极的电压。3.根据权利要求1所述的电感电流过零检测电路，其特征在于，电感串接在直流正母线中，mos管的d极接直流正母线，s极接直流负母线。4.根据权利要求1所述的电感电流过零检测电路，其特征在于，输出整流电路包括整流二极管，直流输出端包括输出电容，整流二极管的阳极接mos管的d极，输出电容的一端接整流二极管的阴极，另一端接mos管的s极。5.根据权利要求1所述的电感电流过零检测电路，其特征在于，信号处理器采用单正压供电，比较器采用正负双电源供电。6.根据权利要求1所述的电感电流过零检测电路，其特征在于，当交流电压时，震荡到波谷，比较器同相输入端的电压大于反相输入端的电压，比较器输出由低电平转换成高电平，mos管打开；当交流电压时，震荡到零，比较器输出为高电平，mos管打开。

技术总结
本发明公开了一种CRM模式PFC的电感电流过零检测电路，包括信号处理电路。比较器和分压电路，PFC的输入整流电路通过直流母线接MOS管的两端，电感串接在直流母线中；输出整流电路的输入端接MOS管的两端，输出整流电路的输出端为所述的直流输出端；信号处理电路的第一输入端接输入整流电路的输出电压，第二输入端接直流输出端的输出电压，输出端接比较器的同相输入端；分压电路接MOS管D极相对于S极的电压，分压电路的输出端接比较器的反相输入端，比较器的输出端接MOS管驱动电路的输入端。本发明能够准确地找到PFC电感电流回零，MOS管D极对S极电压的最低点，从而控制MOS管的开通，达到减小开通损耗的效果。达到减小开通损耗的效果。达到减小开通损耗的效果。


技术研发人员：李勇
受保护的技术使用者：深圳市高斯宝电气技术有限公司
技术研发日：2022.04.24
技术公布日：2022/5/25