氮化物基功率因子校正电路及其实施方法与流程

技术特征：
1.一种用于改进从ac电源到负载的配电效率的氮化物基功率因子校正(pfc)电路，其特征在于，包括：一对第一输入端子和第二输入端子，其耦合到所述ac电源；一对第一输出端子和第二输出端子，其耦合到所述负载；线圈，其具有连接到所述第一输入端子的第一末端；氮化物基双向开关，其具有连接到所述线圈的第二末端的第一传导端子和连接到所述第二输入端子的第二传导端子；第一电容器，其具有连接到所述第一输出端子的第一末端和连接到所述第二输出端子的第二末端；整流电路，其耦合于所述ac电源与所述负载之间；以及控制电路，其具有分别电耦合到所述双向开关的第一控制端子和第二控制端子的第一开关节点和第二开关节点。2.根据权利要求1所述的氮化物基功率因子校正电路，其特征在于，整流电路包括：第一二极管，其具有连接到所述线圈的阳极和连接到所述第一输出端子的阴极；第二二极管，其具有连接到所述第二输出端子的阳极和连接到所述线圈的阴极；第三二极管，其具有连接到所述第二输入端子的阳极和连接到所述第一输出端子的阴极；以及第四二极管，其具有连接到所述第二输出端子的阳极和连接到所述第二输入端子的阴极。3.根据权利要求1或2所述的氮化物基功率因子校正电路，其特征在于：当所述ac电源在正半周下操作时，所述控制电路被配置成：将所述双向开关控制到接通状态，以便促进电流沿着包含所述线圈l和所述双向开关的第一电流路径流动；或将所述双向开关控制到断开状态，以便促进电流沿着包含所述线圈l、所述第一二极管、所述电容器d1、所述负载和所述第四二极管的第二路径流动；以及当所述ac电源在负半周下操作时，所述控制电路被配置成：将所述双向开关控制到所述接通状态，以便促进电流沿着包含所述双向开关和所述线圈l的第三路径流动；或将所述双向开关控制到所述断开状态，以便促进电流沿着包含所述第三二极管、所述电容器c1、所述负载、所述第二二极管和所述线圈l的第四路径流动。4.根据权利要求1至3中任一项所述的氮化物基功率因子校正电路，其特征在于，所述控制电路包括：控制器，其被配置成用于产生主控信号；低压差模块，其被配置成用于接收dc电源且产生稳定电压；步升转换器，其连接到所述低压差模块且被配置成用于接收所述稳定电压且产生步升电压；非隔离驱动器，其连接到所述控制器和所述低压差模块，且被配置成用于接收所述主控信号和所述稳定电压且产生第一驱动信号；第一延迟模块，其连接到所述非隔离驱动器，且被配置成用于接收所述第一驱动信号
且产生到所述双向开关的所述第一控制端子的第一开关信号；隔离驱动器，其连接到所述控制器、所述低压差模块和所述步升转换器，且被配置成用于接收所述主控信号、所述稳定电压和所述步升电压且产生第二驱动信号；以及第二延迟模块，其连接到所述隔离驱动器且被配置成用于接收所述第二驱动信号且产生到所述双向开关的所述第二控制端子的第二开关信号。5.根据权利要求4所述的氮化物基功率因子校正电路，其特征在于，所述低压差模块包括：低压差稳压器(ldo)，其具有连接到所述低压差模块的输入端子的输入、连接到所述低压差模块的输出端子的输出和连接到所述低压差模块的内部接地端子的接地；第二电容器，其具有连接到所述低压差模块的所述输入端子的一个末端和连接到所述低压差模块的所述内部接地端子的另一末端；以及第三电容器，其具有连接到所述低压差模块的所述输出端子的一个末端和连接到所述低压差模块的所述内部接地端子的另一末端。6.根据权利要求4所述的氮化物基功率因子校正电路，其特征在于，所述步升转换器包括：第五二极管，其具有连接到所述步升转换器的输入端子的阳极和连接到所述步升转换器的输出端子的阴极；以及第四电容器，其具有连接到所述步升转换器的所述输出端子的一个末端和连接到所述步升转换器的所述内部接地端子的另一末端。7.根据权利要求4所述的氮化物基功率因子校正电路，其特征在于，所述第一延迟模块包括：第一电阻器，其具有连接到所述第一延迟模块的输入端子的一个末端；第二电阻器，其具有连接到所述第一延迟模块的所述输入端子的一个末端和连接到所述第一延迟模块的输出端子的另一末端；以及第六二极管，其具有连接到所述第一延迟模块的所述输出端子的阳极和连接到所述第一电阻器的另一末端的阴极。8.根据权利要求4所述的氮化物基功率因子校正电路，其特征在于，所述第二延迟模块包括：第三电阻器，其具有连接到所述第二延迟模块的输入端子的一个末端；第四电阻器，其具有连接到所述第二延迟模块的所述输入端子的一个末端和连接到所述第二延迟模块的输出端子的另一末端；以及第七二极管，其具有连接到所述延迟模块的所述输出端子的阳极和连接到所述第三电阻器的另一末端的阴极。9.根据权利要求1至8中任一项所述的氮化物基功率因子校正电路，其特征在于，所述氮化物基双向开关为具有以下各者的氮化物基双栅极晶体管：源极电极，其为所述第一传导端子；漏极电极，其为所述第二传导端子；第一栅极电极，其为所述第一控制端子；以及第二栅极电极，其为所述第二控制端子。
10.根据权利要求9所述的氮化物基功率因子校正电路，其特征在于，所述氮化物基双栅极晶体管为氮化物基双栅极高电子迁移率晶体管(hemt)。11.根据权利要求10所述的氮化物基功率因子校正电路，其特征在于，所述氮化物基双栅极hemt为氮化物基双栅极增强型(e型)hemt。12.根据权利要求11所述的氮化物基功率因子校正电路，其特征在于，所述氮化物基双栅极e型hemt为algan/gan双栅极e型hemt。13.根据权利要求1至12中任一项所述的氮化物基功率因子校正电路，其特征在于，所述氮化物基双向开关和所述控制电路被集成在集成电路芯片中。14.根据权利要求1至12中任一项所述的氮化物基功率因子校正电路，其特征在于，所述线圈、所述氮化物基双向开关、所述电容器和所述整流电路被集成在集成电路芯片中。15.根据权利要求1至12中任一项所述的氮化物基功率因子校正电路，其特征在于，所述线圈、所述氮化物基双向开关、所述电容器、所述整流电路和所述控制电路被集成在集成电路芯片中。16.一种用于实施氮化物基功率因子校正(pfc)电路的方法，所述氮化物基功率因子校正电路具有一对第一输入端子和第二输入端子以及一对第一输出端子和第二输出端子，其特征在于，所述方法包括：将线圈的第一末端连接到所述第一输入端子；将氮化物基双向开关的第一传导端子连接到所述线圈的第二末端，且将所述氮化物基双向开关的第二传导端子连接到所述第二输入端子；将第一电容器的第一末端连接到所述第一输出端子，且将所述第一电容器的第二末端连接到所述第二输出端子；通过以下操作来实施整流电路：在所述线圈与所述第一输出端子之间连接第一二极管；在所述第二输出端子与所述线圈之间连接第二二极管；在所述第二输入端子与所述第一输出端子之间连接第三二极管；在所述第二输出端子与所述第二输入端子之间连接第四二极管；实施控制电路，且将控制电路的第一开关节点连接到所述双向开关的第一控制端子，且将所述控制电路的第二开关节点连接到所述双向开关的第二控制端子。17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述控制电路的所述实施包括：配置控制器以产生主控信号；配置低压差模块以接收dc电源且产生稳定电压；将步升转换器连接到所述低压差模块，且配置所述步升转换器以接收所述稳定电压且产生步升电压；将非隔离驱动器连接到所述控制器和所述低压差模块，且配置所述非隔离驱动器以接收所述主控信号和所述稳定电压且产生第一驱动信号；将第一延迟模块连接到所述非隔离驱动器，且配置所述第一延迟模块以接收所述第一驱动信号且产生到所述双向开关的所述第一控制端子的第一开关信号；将隔离驱动器连接到所述控制器、所述低压差模块和所述步升转换器，且配置所述隔离驱动器以接收所述主控信号、所述稳定电压和所述步升电压且产生第二驱动信号；以及
将第二延迟模块连接到所述隔离驱动器，且配置所述第二延迟模块以接收所述第二驱动信号且产生到所述双向开关的所述第二控制端子的第二开关信号。18.根据权利要求16或17所述的方法，其特征在于，进一步包括将所述氮化物基双向开关和所述控制电路集成在集成电路芯片中。19.根据权利要求16或17所述的方法，其特征在于，进一步包括将所述线圈、所述氮化物基双向开关、所述电容器和所述整流电路集成在集成电路芯片中。20.根据权利要求16或17所述的方法，其特征在于，进一步包括将所述线圈、所述氮化物基双向开关、所述电容器、所述整流电路和所述控制电路集成在集成电路芯片中。

技术总结
本发明提供一种氮化物基功率因子校正(PFC)电路，其用于改进从AC电源到负载的配电效率。所述PFC电路包括氮化物基双向开关和控制电路，所述控制电路具有分别电耦合到所述双向开关的第一控制端子和第二控制端子的第一开关节点和第二开关节点。所提供的氮化物基PFC电路在广泛范围的输入电压上具有高效率，其为具有较小组件大小的较简单电路拓扑。其为具有较小组件大小的较简单电路拓扑。其为具有较小组件大小的较简单电路拓扑。


技术研发人员：邹艳波 杜发达 汤超
受保护的技术使用者：英诺赛科（苏州）半导体有限公司
技术研发日：2022.03.04
技术公布日：2022/7/8