一种功率因数校正电路及其控制装置和控制方法

摘要

本发明公开了一种功率因数校正电路，涉及开关电源电力电子领域，该电路包括升压电感、第一整流电路、第一检测电路、第二检测电路、第二整流电路和滤波电路，第一整流电路在接收由外部控制器输出的控制信号时导通或关断以控制功率因数校正电路工作在临界模式，控制信号由外部控制器在接收到第一检测电路输出的第一电平或第二检测电路输出的第二电平输出；第一整流电路和第二整流电路用于将从交流输电网输出的交流电压转换为脉动直流电压；滤波电路用于过滤脉动直流电压中的交流电压。该电路结构简单，高效可靠，可以有效控制功率因数校正电路工作在临界模式。本发明还公开一种功率因数校正电路的控制装置和方法。

权利要求

1.一种功率因数校正电路，其特征在于，包括：升压电感、第一整流电路、第一检测电路、第二检测电路、第二整流电路和滤波电路；

所述升压电感，其一端连接至交流输电网的一端，另一端与所述第一整流电路的中点连接，用于将从交流输电网输出的电压进行升压；

所述第一整流电路，其一端连接至所述滤波电路的一端，另一端连接至所述滤波电路的另一端，且控制端连接至控制器，用于在接收由控制器输出的控制信号时导通或关断以控制所述功率因数校正电路工作在临界模式，其中，所述控制信号由控制器在接收到第一电平或第二电平时输出；

所述第一检测电路，其一端连接至所述滤波电路的一端，另一端连接至所述第一整流电路的中点，且输出端连接至所述控制器，在交流输入的负半周用于当所述第一整流电路的中点的电流反向时输出第一电平至所述控制器，其中，所述第一检测电路包括:第一限流电阻、第一储能电容、第一稳压二极管和第一放电电阻；

所述第二检测电路，其一端连接至所述滤波电路的另一端，另一端连接至所述第一整流电路的中点，且输出端连接至所述控制器，在交流输入的正半周用于当所述第一整流电路的中点的电流反向时输出第二电平至所述控制器，其中，所述第二检测电路包括第二限流电阻、第二储能电容、第二稳压二极管和第二放电电阻；

所述第二整流电路，其一端连接至所述滤波电路的一端，另一端连接至所述滤波电路的另一端，其中点连接至所述交流输电网的另一端；

所述第一整流电路和所述第二整流电路，用于将从所述交流输电网输出的交流电压转换为脉动直流电压；

所述滤波电路用于过滤所述脉动直流电压中的交流电压。

2.如权利要求1所述的功率因数校正电路，其特征在于，所述第一整流电路包括：第一开关管，包括第一控制端、第一源端和第一漏端，所述第一控制端连接至所述控制器，所述第一漏端连接所述滤波电路的一端，所述第一源端连接所述升压电感的另一端；

第二开关管，包括第二控制端、第二源端和第二漏端，所述第二控制端连接至所述控制器，所述第二漏端连接所述升压电感的另一端，所述第二源端连接所述滤波电路的另一端；

所述第一控制端和所述第二控制端用于接收控制器的控制信号，在控制信号控制下所述第一开关管和第二开关管交替导通，以控制所述功率因数校正电路工作在临界模式，在所述临界模式中，所述第一开关管或所述第二开关管的体二极管由反向恢复状态变为截止状态。

3.如权利要求2所述的功率因数校正电路，其特征在于，所述第一检测电路包括第一限流电阻、第一储能电容、第一稳压二极管和第一放电电阻；

所述第一限流电阻和第一储能电容串联在所述第一整流电路的中点和所述第一稳压二极管的正极之间，所述第一稳压二极管和所述第一放电电阻并联，且所述第一稳压二极管的正极和负极分别连接至所述控制器和所述滤波电路的一端；

所述第一稳压二极管的正极用于当所述第一整流电路的中点的电流从所述升压电感流向所述第二开关管变为从所述第二开关管流向所述升压电感时输出所述第一电平至所述控制器。

4.如权利要求2所述的功率因数校正电路，其特征在于，所述第二检测电路包括第二限流电阻、第二储能电容、第二稳压二极管和第二放电电阻；

所述第二限流电阻和第二储能电容串联在所述第一整流电路的中点和所述第二稳压二极管的正极之间，所述第二稳压二极管和所述第二放电电阻并联，且所述第二稳压二极管的正极和负极分别连接至所述控制器和所述滤波电路的另一端；

所述第二稳压二极管的正极用于当所述第一整流电路的中点的电流从所述升压电感流向所述第一开关管变为从所述第一开关管流向所述升压电感时输出所述第二电平至所述控制器。

5.如权利要求2所述的功率因数校正电路，其特征在于，所述第一开关管和所述第二开关管分别为Si_MOS、SIC_MOS、GAN_MOS和IGBT中的任意一种。

6.如权利要求1所述的功率因数校正电路，其特征在于，所述第二整流电路包括：第三开关管，包括第三控制端、第三源端和第三漏端，所述第三控制端连接至所述控制器，所述第三漏端连接所述滤波电路的一端，所述第三源端连接至所述交流输电网的另一端；

第四开关管，包括第四控制端、第四源端和第四漏端，所述第四控制端连接至所述控制器，所述第四漏端连接至所述交流输电网的另一端，所述第四源端连接所述滤波电路的另一端；

所述第三控制端和所述第四控制端用于接收控制器的控制信号，在控制信号控制下所述第三开关管和第四开关管交替导通，以控制在从所述交流输电网的交流输出正半周时所述第三开关管和所述第四开关管分别关断和导通，以及在从所述交流输电网的交流输出负半周时所述第三开关管和所述第四开关管分别导通和关断。

7.如权利要求6所述的功率因数校正电路，其特征在于，所述第三开关管和所述第四开关管分别为Si_MOS、SIC_MOS、GAN_MOS和IGBT中的任意一种。

8.如权利要求1所述的功率因数校正电路，其特征在于，所述滤波电路包括母线电容，所述母线电容的正极和负极分别连接所述第一检测电路和所述第二检测电路。

9.一种功率因数校正电路的控制装置，其特征在于，包括交流输电网、控制器以及如权利要求1至8任一项所述的功率因数校正电路，其中，所述控制器分别连接所述第一整流电路、所述第二整流电路、所述第一检测电路和所述第二检测电路，用于输出对所述第一整流电路和所述第二整流电路的开关控制信号以控制所述第一整流电路和所述第二整流电路导通或关断，以及在接收到所述第一电平或所述第二电平时输出开关控制信号以控制所述第一整流电路导通或关断使所述功率因数校正电路工作在临界模式。

说明书

一种功率因数校正电路及其控制装置和控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及开关电源电力电子领域，尤其涉及一种功率因数校正电路、控制装置及方法。

背景技术

[0002] 针对目前超高效的一次模块，前级往往采用图腾柱无桥PFC(Power Factor Correction，即功率因数校正)电路对输入AC电流进行整形，使输入电流为与输入电压同相
位的近似正弦波以达到输入功率接近1的可能。传统的图腾柱无桥PFC电路如图1所示，通常
采用临界控制模式或者连续控制模式。连续控制模式对晶体管特征要求较高，Si‑MOS的反
向恢复无法可靠实现连续控制模式，只能采用GAN、SIC等第三代半导体器件，但第三代半导
体器件因使用规格不大、成本高、可靠性存疑等问题无法批量使用。临界控制模式是在电感
电流无限接近零时关断晶体管，电流继续流经晶体管的体二极管，利用晶休管的体二极管
的反向恢复特性实现软开关，然而由于流经晶体管体二极管的反向恢复是不可控的，使得
难以控制图腾柱无桥PFC电路工作在临界模式。

发明内容

[0003] 为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种功率因数校正电路，其通过第一整流电路在接收由控制器输出的控制信号时导通或关断以控制功率因数校正
电路工作在临界模式，该控制信号由控制器根据第一检测电路输出的第一电平或第二检测
电路输出的第二电平得到，可以有效控制功率因数校正电路工作在临界模式。

[0004] 本发明的目的之一采用以下技术方案实现：

[0005] 一种功率因数校正电路，包括：升压电感、第一整流电路、第一检测电路、第二检测电路、第二整流电路和滤波电路；

[0006] 所述升压电感，其一端连接至交流输电网的一端，另一端与所述第一整流电路的中点连接，用于将从交流输电网输出的电压进行升压；

[0007] 所述第一整流电路，其一端连接至所述滤波电路的一端，另一端连接至所述滤波电路的另一端，且控制端连接至控制器，用于在接收由控制器输出的控制信号时导通或关
断以控制所述功率因数校正电路工作在临界模式，其中，所述控制信号由控制器在接收到
第一电平或第二电平时输出；

[0008] 所述第一检测电路，其一端连接至所述滤波电路的一端，另一端连接至所述第一整流电路的中点，且输出端连接至所述控制器，用于当所述第一整流电路的中点的电流反
向时输出第一电平至所述控制器；

[0009] 所述第二检测电路，其一端连接至所述滤波电路的另一端，另一端连接至所述第一整流电路的中点，且输出端连接至所述控制器，用于当所述第一整流电路的中点的电流
反向时输出第二电平至所述控制器；

[0010] 所述第二整流电路，其一端连接至所述滤波电路的一端，另一端连接至所述滤波电路的另一端，其中点连接至所述交流输电网的另一端；

[0011] 所述第一整流电路和所述第二整流电路，用于将从所述交流输电网输出的交流电压转换为脉动直流电压；

[0012] 所述滤波电路用于过滤所述脉动直流电压中的交流电压。

[0013] 进一步地，所述第一整流电路包括：

[0014] 第一开关管，包括第一控制端、第一源端和第一漏端，所述第一控制端连接至所述控制器，所述第一漏端连接所述滤波电路的一端，所述第一源端连接所述升压电感的另一
端；

[0015] 第二开关管，包括第二控制端、第二源端和第二漏端，所述第二控制端连接至所述控制器，所述第二漏端连接所述升压电感的另一端，所述第二源端连接所述滤波电路的另
一端；

[0016] 所述第一控制端和所述第二控制端用于接收控制器的控制信号，在控制信号控制下所述第一开关管和第二开关管交替导通，以控制所述功率因数校正电路工作在临界模
式，在所述临界模式中，所述第一开关管或所述第二开关管的体二极管由反向恢复状态变
为截止状态。

[0017] 进一步地，所述第一检测电路包括第一限流电阻、第一储能电容、第一稳压二极管和第一放电电阻；

[0018] 所述第一限流电阻和第一储能电容串联在所述第一整流电路的中点和所述第一稳压二极管的正极之间，所述第一稳压二极管和所述第一放电电阻并联，且所述第一稳压
二极管的正极和负极分别连接至所述控制器和所述滤波电路的一端；

[0019] 所述第一稳压二极管的正极用于当所述第一整流电路的中点的电流从所述升压电感流向所述第二开关管变为从所述第二开关管流向所述升压电感时输出所述第一电平
至所述控制器。

[0020] 进一步地，所述第二检测电路包括第二限流电阻、第二储能电容、第二稳压二极管和第二放电电阻；

[0021] 所述第二限流电阻和第二储能电容串联在所述第一整流电路的中点和所述第二稳压二极管的正极之间，所述第二稳压二极管和所述第二放电电阻并联，且所述第二稳压
二极管的正极和负极分别连接至所述控制器和所述滤波电路的另一端；

[0022] 所述第二稳压二极管的正极用于当所述第一整流电路的中点的电流从所述升压电感流向所述第一开关管变为从所述第一开关管流向所述升压电感时输出所述第二电平
至所述控制器。

[0023] 进一步地，所述第一开关管和所述第二开关管分别为Si_MOS、SIC_MOS、GAN_MOS和IGBT中的任意一种。

[0024] 进一步地，所述第二整流电路包括：

[0025] 第三开关管，包括第三控制端、第三源端和第三漏端，所述第三控制端连接至所述控制器，所述第三漏端连接所述滤波电路的一端，所述第三源端连接至所述交流输电网的
另一端；

[0026] 第四开关管，包括第四控制端、第四源端和第四漏端，所述第四控制端连接至所述控制器，所述第四漏端连接至所述交流输电网的另一端，所述第四源端连接所述滤波电路
的另一端；

[0027] 所述第三控制端和所述第四控制端用于接收控制器的控制信号，在控制信号控制下所述第三开关管和第四开关管交替导通以控制在从所述交流输电网的交流输出正半周
时所述第三开关管和所述第四开关管分别关断和导通，以及在从所述交流输电网的交流输
出负半周时所述第三开关管和所述第四开关管分别导通和关断。

[0028] 进一步地，所述第三开关管和所述第四开关管分别为Si_MOS、SIC_MOS、GAN_MOS和IGBT中的任意一种。

[0029] 进一步地，所述滤波电路包括母线电容，所述母线电容的正极和负极分别连接所述第一检测电路和所述第二检测电路。

[0030] 本发明的目的之二在于提供一种功率因数校正电路的控制装置，通过控制器在接收到第一检测电路输出的第一电平或第二检测电路输出的第二电平时输出开关控制信号，
以控制第一整流电路导通或关断使功率因数校正电路工作在临界模式，稳定可靠。

[0031] 本发明的目的之二采用以下技术方案实现：

[0032] 一种功率因数校正电路的控制装置，包括交流输电网、控制器以及本发明的目的之一的功率因数校正电路，其中，所述控制器分别连接所述第一整流电路、所述第二整流电
路、所述第一检测电路和所述第二检测电路，用于输出对所述第一整流电路和所述第二整
流电路的开关控制信号，以控制所述第一整流电路和所述第二整流电路导通或关断，以及
在接收到所述第一电平或所述第二电平时输出开关控制信号以控制所述第一整流电路导
通或关断使所述功率因数校正电路工作在临界模式。

[0033] 本发明的目的之三在于提供一种功率因数校正电路的控制方法，其通过第一开关管和第二开关管交替地导通或关断以控制升压电感的电流波形的包络相位与交流输电网
的输入波形的包络相位相吻合，同时使第一开关管和第二开关管的体二极管反向恢复可
控，进而控制功率因数校正电路工作在临界模式。

[0034] 本发明的目的之三采用以下技术方案实现：

[0035] 在交流输电网的交流输入正半周中，控制器输出第一控制信号至第三开关管和第四开关管，所述第三开关管和所述第四开关管响应所述第一控制信号分别关断和导通；

[0036] 所述控制器在所述第一开关管导通的时间达到预设的第一导通时间时输出第二控制信号至第一开关管和第二开关管，所述第一开关管和所述第二开关管响应所述第二控
制信号均关断；

[0037] 所述控制器在接收到第二电平时输出第三控制信号至所述第一开关管和所述第二开关管，所述第一开关管和所述第二开关管响应所述第三控制信号分别关断和导通；

[0038] 所述控制器在所述第二开关管导通的时间达到预设的第二导通时间时输出第二控制信号至第一开关管和第二开关管，所述第一开关管和所述第二开关管响应所述第二控
制信号均关断；

[0039] 所述控制器在所述第二开关管关断的时间达到预设的第一关断时间时输出第四控制信号至所述第一开关管和所述第二开关管，所述第一开关管和所述第二开关管响应所
述第四控制信号分别导通和关断；

[0040] 在交流输电网的交流输入负半周中，控制器输出第五控制信号至所述第三开关管和所述第四开关管，所述第三开关管和所述第四开关管响应所述第一控制信号分别导通和
关断；

[0041] 所述控制器在所述第二开关管导通的时间达到预设的第三导通时间时输出第二控制信号至第一开关管和第二开关管，所述第一开关管和所述第二开关管响应所述第二控
制信号均关断；

[0042] 所述控制器在接收到第一电平时输出第四控制信号至所述第一开关管和所述第二开关管，所述第一开关管和所述第二开关管响应所述第四控制信号分别导通和关断；

[0043] 所述控制器在所述第一开关管导通的时间达到预设的第四导通时间时输出第二控制信号至所述第一开关管和所述第二开关管，所述第一开关管和所述第二开关管响应所
述第二控制信号均关断；

[0044] 所述控制器在所述第一开关管关断的时间达到预设的第二关断时间时输出第三控制信号至所述第一开关管和所述第二开关管，所述第一开关管和所述第二开关管响应所
述第三控制信号分别关断和导通。

[0045] 相比现有技术，本发明的有益效果在于：

[0046] 本发明通过控制器根据第一检测电路输出的第一电平或第二检测电路输出的第二电平产生的控制信号，第一整流电路在接收控制信号时导通或关断进而有效控制功率因
数校正电路工作在临界模式，电路简单，高效可靠。

附图说明

[0047] 图1为一种图腾柱无桥PFC电路；

[0048] 图2为本发明实施例一的功率因数校正电路的电路原理图；

[0049] 图3为本发明实施例二的功率因数校正电路的控制装置的结构示意图。

[0050] 图中：100、功率因数校正电路；110、第一整流电路；120、第一检测电路；130、第二检测电路；140、第二整流电路；150、控制器；160、滤波电路；AC、交流输电网。

具体实施方式

[0051] 以下将结合附图，对本发明进行更为详细的描述，需要说明的是，以下参照附图对本发明进行的描述仅是示意性的，而非限制性的。各个实施例中的限流电阻、放电电阻和负
载电阻均为电阻网络，可以是一个电阻元件，也可以是由若干个阻值不同和/或相同的电阻
元件串联和/或并联的电路，升压电感为电感网络，可以是一个电感元件，也可以是由若干
个阻值不同和/或相同的电感元件串联和/或并联的电路，储能电容为电容网络，可以是一
个电容元件，也可以是由若干个阻值不同和/或相同的电容元件串联和/或并联的电路。各
个不同实施例之间可以进行相互组合，以构成未在以下描述中示出的其他实施例。

[0052] 实施例一

[0053] 实施例一提供了一种功率因数校正电路100，可以有效地控制功率因数校正电路100工作在临界模式，高效可靠，请参照图2所示，功率因数校正电路100包括升压电感L1、第
一整流电路110、第一检测电路120、第二检测电路130、第二整流电路140和滤波电路160。升
压电感L1的一端连接至交流输电网AC的一端，另一端与第一整流电路110的中点连接，用于
将从交流输电网AC输出的电压进行升压。

[0054] 第一整流电路110的一端连接至滤波电路160的一端，另一端连接至滤波电路160的另一端，且控制端连接至控制器150，用于在接收由控制器150输出的控制信号时导通或
关断以控制功率因数校正电路100工作在临界模式，控制信号由控制器150在接收到第一电
平或第二电平时输出。

[0055] 第一检测电路120的一端连接至滤波电路160的一端，另一端连接至第一整流电路110的中点，且输出端连接至控制器150，用于当第一整流电路110的中点的电流反向时输出
第一电平至控制器150。

[0056] 第二检测电路130的一端连接至滤波电路160的另一端，另一端连接至第一整流电路110的中点，且输出端连接至控制器150，用于当第一整流电路110的中点的电流反向时输
出第二电平至控制器150。

[0057] 第二整流电路140的一端连接至滤波电路160的一端，另一端连接至滤波电路160的另一端，其中点连接至交流输电网AC的另一端。

[0058] 第一整流电路110和第二整流电路140将从交流输电网AC输出的交流电压转换为脉动直流电压，滤波电路160过滤脉动直流电压中的交流电压。

[0059] 在其他的一些实施例中，通过第一开关管Q1和第二开关管Q2交替地导通或关断以控制升压电感L1的电流波形的包络相位与交流输电网AC的输入波形的包络相位相吻合，同
时可以消除第一开关管Q1的体二极管反向恢复的不可控性，使控制功率因数校正电路100
可以工作在临界模式，还能减小反向恢复引起的损耗，高效可靠，并且第一检测电路120与
第二检测电路130结构相同，可以进行模块化生产，方便安装及更换。

[0060] 第一整流电路110包括第一开关管Q1和第二开关管Q2。第一开关管Q1包括第一控制端、第一源端和第一漏端，第一控制端连接至控制器150，第一漏端连接滤波电路160的一
端，第一源端连接升压电感L1的另一端。第二开关管Q2包括第二控制端、第二源端和第二漏
端，第二控制端连接至控制器150，第二漏端连接升压电感L1的另一端，第二源端连接滤波
电路160的另一端。

[0061] 第一控制端和第二控制端用于接收控制器150的控制信号，在控制信号控制下第一开关管Q1和第二开关管Q2交替导通，以控制功率因数校正电路100工作在临界模式，在临
界模式中，第一开关管Q1或第二开关管Q2的体二极管由反向恢复状态变为截止状态。

[0062] 本实施例中第一开关管Q1和第二开关管Q2均为Si_MOS管，即采用硅基的超级节MOS，可以有效降低电路成本。

[0063] 作为可选的技术方案，第一开关管Q1和第二开关管Q2可以分别为IGBT、SIC、GAN和IGBT等半导体开关器件中的任意一种。

[0064] 第一检测电路120包括第一限流电阻R1、第一储能电容C1、第一稳压二极管Z1和第一放电电阻R2。第一限流电阻R1和第一储能电容C1串联在第一整流电路110的中点和第一
稳压二极管Z1的正极之间，第一稳压二极管Z1和第一放电电阻R2并联，且第一稳压二极管
Z1的正极和负极分别连接至控制器150和滤波电路160的一端。第一稳压二极管Z1的正极当
第一整流电路110的中点的电流从升压电感L1流向第二开关管Q2变为从第二开关管Q2流向
升压电感L1时输出第一电平至控制器150。

[0065] 第二检测电路130包括第二限流电阻R3、第二储能电容C2、第二稳压二极管Z2和第二放电电阻R4。第二限流电阻R3和第二储能电容C2串联在第一整流电路110的中点和第二
稳压二极管Z2的正极之间，第二稳压二极管Z2和第二放电电阻R4并联，且第二稳压二极管
Z2的正极和负极分别连接至控制器150和滤波电路160的另一端。第二稳压二极管Z2的正极
用于当第一整流电路110的中点的电流从升压电感L1流向第一开关管Q1变为从第一开关管
Q1流向升压电感L1时输出第二电平至控制器150。

[0066] 第二整流电路140包括第三开关管Q3和第四开关管Q4。第三开关管Q3包括第三控制端、第三源端和第三漏端，第三控制端连接至控制器150，第三漏端连接滤波电路160的一
端，第三源端连接至交流输电网AC的另一端。第四开关管Q4包括第四控制端、第四源端和第
四漏端，第四控制端连接至控制器150，第四漏端连接至交流输电网AC的另一端，第四源端
连接滤波电路160的另一端。

[0067] 第三控制端和第四控制端用于接收控制器150的控制信号，在控制信号控制下第三开关管Q3和第四开关管Q4交替导通，以控制在从交流输电网AC的交流输出正半周时第三
开关管Q3和第四开关管Q4分别关断和导通，以及在从交流输电网AC的交流输出负半周时第
三开关管Q3和第四开关管Q4分别导通和关断。

[0068] 本实施例中第三开关管Q3和第四开关管Q4均为Si_MOS管，即采用硅基的超级节MOS，可以有效降低电路成本。

[0069] 作为可选的技术方案，第三开关管Q3和第四开关管Q4可以分别为IGBT、SIC和GAN等半导体开关器件中的任意一种。

[0070] 滤波电路160包括母线电容C3，母线电容C3的正极和负极分别连接第一检测电路120和第二检测电路130。

[0071] 功率因数校正电路还包括负载电路，本实施例中负载电路包括负载电阻R5，负载电阻R5与滤波电路160并联。需要注意的是，负载电路不限于上述类型。

[0072] 将第二稳压二极管Z2的正极的电平相对于母线电容C3的负极的电平记为ZVS2电平。功率因数校正电路100在交流输电网AC的交流输入正半周中的工作原理为：在交流输电
网AC的交流输入正半周中，第三开关管Q3和第四开关管Q4在控制信号控制下分别关断和导
通。在功率因数校正电路100工作在交流输电网AC的交流输入从负半周变为正半周时，第一
开关管Q1和第二开关管Q2在控制信号控制下分别关断和导通，交流电压施加在升压电感L1
两端，第一整流电路110的中点的电平相对与母线电容C3的负极的电平为零，升压电感L1中
的电流从零开始线性上升，电流从交流输电网AC流向升压电感L1流向第二开关管Q2流向第
四开关管Q4流向交流输电网AC，ZVS2电平为零。

[0073] 当第二开关管Q2导通的时间达到预设的第二导通时间时，第一开关管Q1和第二开关管Q2在控制信号控制下均关断，第一整流电路110的中点的电压快速上升至母线电容C3
电压时，第一开关管Q1的体二极管导通，同时向第二储能电容C2充电，电流从交流输电网AC
流向升压电感L1流向第一开关管Q1流向母线电容C3流向第四开关管Q4流向交流输电网AC，
同时电流从交流输电网AC流向升压电感L1流向第二储能电容C2流向第二稳压二极管Z2流
向第四开关管Q4流向交流输电网AC，ZVS2电平为第二稳压二极管Z2的正向导通压降。

[0074] 当第二开关管Q2关断的时间达到预设的第一关断时间时，第一开关管Q1和第二开关管Q2在控制信号控制下分别导通和关断，升压电感L1中的电流线性下降，第二储能电容
C2处于充电状态，电流从交流输电网AC流向升压电感L1流向第一开关管Q1流向母线电容C3
流向第四开关管Q4流向交流输电网AC，ZVS2电平为零。

[0075] 当第一开关管Q1导通的时间达到预设的第一导通时间时，第一开关管Q1和第二开关管Q2均关断，即将第一开关管Q1和第二开关管Q2在升压电感L1中的电流未下降到零时提
前关断，此时第一开关管Q1的体二极管反向恢复，因为升压电感L1中的电流不能突变，升压
电感L1中的电流反向同时给第二开关管Q2的结电容放电、第一开关管Q1的结电容充电，第
二储能电容C2放电，电流从第一开关管Q1流向升压电感L1流向交流输电网AC流向第四开关
管Q4流向母线电容C3流向第一开关管Q1，同时电流从第二储能电容C2流向升压电感L1流向
交流输电网AC流向第四开关管Q4流向第二放电电阻R4流向第二储能电容C2，ZVS2电平为负
电平。

[0076] 此时第一整流电路110的中点的电流从升压电感L1流向第一开关管Q1变为从第一开关管Q1流向升压电感L1，升压电感L1中的电流从交流输电网AC流向第一整流电路110的
中点变为从第一整流电路110的中点流向交流输电网AC，即升压电感L1中的电流发生反向，
第二稳压二极管Z2的正极输出相对于母线电容C3的负极的电平降为负电平的第二电平至
控制器150。第一开关管Q1和第二开关管Q2在控制器150的控制信号下分别关断和导通，第
一开关管Q1的体二极管由反向恢复状态变为截止状态，升压电感L1中的电流恢复为从交流
输电网AC流向第一整流电路110的中点，第一整流电路110的中点的电流从升压电感L1流向
第二开关管Q2，同时第二开关管Q2的两端压降为零，第二稳压二极管Z2的正极的电平相对
于母线电容C3的负极的电平也为零。

[0077] 此后，在交流输电网AC的交流输入正半周中，第一开关管Q1和第二开关管Q2在控制信号控制下循环工作在以下工作周期中：当第一开关管Q1导通的时间达到预设的第一导
通时间时，第一开关管Q1和第二开关管Q2均关断；当ZVS2电平为负电平时，第一开关管Q1关
断，第二开关管Q2导通；当第二开关管Q2导通的时间达到预设的第二导通时间时，第一开关
管Q1和第二开关管Q2均关断；当第二开关管Q2关断的时间达到预设的第一关断时间时，第
一开关管Q1导通，第二开关管Q2关断。

[0078] 通过上述第一开关管Q1和第二开关管Q2的交替导通或关断，可以在交流输电网AC的交流输入正半周中，有效地控制升压电感L1的电流波形的包络相位与交流输电网AC的输
入波形的包络相位相吻合，同时使得第一开关管Q1的体二极管反向恢复可控，降低第一开
关管Q1的反向损耗。

[0079] 同样地，在将第一稳压二极管Z1的正极的电平相对于母线电容C3的正极的电平记为ZVS1电平，功率因数校正电路100在交流输电网AC的交流输入负半周中的工作原理为：交
流输电网AC的交流输入负半周中，第三开关管Q3和第四开关管Q4在控制信号控制下分别导
通和关断，当第一整流电路110的中点的电流从升压电感L1流向第二开关管Q2变为从第二
开关管Q2流向升压电感L1时，ZVS1电平为负电平，第一稳压二极管Z1的正极输出相对于母
线电容C3的正极的电平降为负电平的第一电平至控制器150，第一开关管Q1和第二开关管
Q2在控制器150的控制信号下分别导通和关断，第二开关管Q2的体二极管由反向恢复状态
变为截止状态，升压电感L1中的电流恢复为从交流输电网AC流向第一整流电路110的中点，
第一整流电路110的中点的电流从升压电感L1流向第一开关管Q1，同时第一开关管Q1的两
端压降为零，第一稳压二极管Z1的正极的电平相对于母线电容C3的正极的电平也为零。

[0080] 在交流输电网AC的交流输入负半周中，第一开关管Q1和第二开关管Q2在控制信号控制下循环工作在以下工作周期中：当第二开关管Q2导通的时间达到预设的第三导通时间
时，第一开关管Q1和第二开关管Q2均关断；当ZVS1电平为负电平时，第一开关管Q1导通，第
二开关管Q2关断；当第一开关管Q1导通的时间达到预设的第四导通时间时，第一开关管Q1
和开关管均关断；当第一开关管Q1关断的时间达到预设的第二关断时间时，第一开关管Q1
关断，第二开关管Q2导通。

[0081] 实施例二

[0082] 实施例二提供了一种功率因数校正电路100的控制装置，请参照图3所示，包括交流输电网AC、控制器150以及实施例一的功率因数校正电路100，控制器150分别连接第一整
流电路110、第二整流电路140、第一检测电路120和第二检测电路130，用于输出对第一整流
电路110和第二整流电路140的开关控制信号，以控制第一整流电路110和第二整流电路140
导通或关断，以及在接收到第一电平或第二电平时输出开关控制信号以控制第一整流电路
110导通或关断使功率因数校正电路100工作在临界模式，使环路整个运行在临界模式下，
稳定可靠。

[0083] 优选地，控制器150分别连接第一稳压二极管Z1的正极、第二稳压二极管Z2的正极、第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4。

[0084] 控制器150包括四个控制端(c_1、c_2、c_3和c_4)和两个接收端(r_1和r_2)。开关控制信号通过控制端c_1输出至第一开关管Q1，开关控制信号通过控制端c_2输出至第二开
关管Q2，开关控制信号通过控制端c_3输出至第三开关管Q3，开关控制信号通过控制端c_4
输出至第四开关管Q4。第一检测电路120输出的第一电平由接收端r_1接收，第二检测电路
130输出的第二电平由接收端r_2接收。

[0085] 控制器150输出的开关控制信号包括第一控制信号、第二控制信号、第三控制信号、第四控制信号和第五控制信号。第一控制信号和第五控制信号均通过控制端c_3输出至
第三开关管Q3，并且均通过控制端c_4输出至第四开关管Q4。第二控制信号、第三控制信号
和第四控制信号均通过控制端c_1输出至第一开关管Q1，并且均通过控制端c_2输出至第二
开关管Q2。

[0086] 第一控制信号为：第三开关管Q3关断，第四开关管Q4导通。

[0087] 第二控制信号为：第一开关管Q1关断，第二开关管Q2关断。

[0088] 第三控制信号为：第一开关管Q1关断，第二开关管Q2导通。

[0089] 第四控制信号为：第一开关管Q1导通，第二开关管Q2关断。

[0090] 第五控制信号为：第三开关管Q3导通，第四开关管Q4关断。

[0091] 在交流输电网AC的交流输入正半周中，控制器150输出第一控制信号至第三开关管Q3和第四开关管Q4。控制器150在第一开关管Q1导通的时间达到预设的第一导通时间或
者第二开关管Q2导通的时间达到预设的第二导通时间时，输出第二控制信号至第一开关管
Q1和第二开关管Q2。控制器150在接收到第二电平时，输出第三控制信号至第一开关管Q1和
第二开关管Q2。控制器150在第二开关管Q2关断的时间达到预设的第一关断时间时输出第
四控制信号至第一开关管Q1和第二开关管Q2。

[0092] 在交流输电网AC的交流输入负半周中，控制器150输出第五控制信号至第三开关管Q3和第四开关管Q4。控制器150在第二开关管Q2导通的时间达到预设的第三导通时间或
者第一开关管Q1导通的时间达到预设的第四导通时间时，输出第二控制信号至第一开关管
Q1和第二开关管Q2。控制器150在第一开关管Q1关断的时间达到预设的第二关断时间时，输
出第三控制信号至第一开关管Q1和第二开关管Q2。控制器150在接收到第一电平时输出第
四控制信号至第一开关管Q1和第二开关管Q2。

[0093] 通过第一开关管Q1和第二开关管Q2交替地导通或关断可以控制升压电感L1的电流波形的包络相位与交流输电网AC的输入波形的包络相位相吻合，同时使第一开关管Q1和
第二开关管Q2的体二极管反向恢复可控，进而控制功率因数校正电路100工作在临界模式。

[0094] 实施例三

[0095] 根据实施例二的电路结构和工作原理，可以得到一种功率因数校正电路100的控制方法，该控制方法包括：

[0096] 在交流输电网AC的交流输入正半周中，控制器150输出第一控制信号至第三开关管Q3和第四开关管Q4，第三开关管Q3和第四开关管Q4响应第一控制信号分别关断和导通；

[0097] 控制器150在第一开关管Q1导通的时间达到预设的第一导通时间时输出第二控制信号至第一开关管Q1和第二开关管Q2，第一开关管Q1和第二开关管Q2响应第二控制信号均
关断；

[0098] 控制器150在接收到第二电平时时输出第三控制信号至第一开关管Q1和第二开关管Q2，第一开关管Q1和第二开关管Q2响应第三控制信号分别关断和导通；

[0099] 控制器150在第二开关管Q2导通的时间达到预设的第二导通时间时输出第二控制信号至第一开关管Q1和第二开关管Q2，第一开关管Q1和第二开关管Q2响应第二控制信号均
关断；

[0100] 控制器150在第二开关管Q2关断的时间达到预设的第一关断时间时输出第四控制信号至第一开关管Q1和第二开关管Q2，第一开关管Q1和第二开关管Q2响应第四控制信号分
别导通和关断；

[0101] 在交流输电网AC的交流输入负半周中，控制器150输出第五控制信号至第三开关管Q3和第四开关管Q4，第三开关管Q3和第四开关管Q4响应第一控制信号分别导通和关断；

[0102] 控制器150在第二开关管Q2导通的时间达到预设的第三导通时间时输出第二控制信号至第一开关管Q1和第二开关管Q2，第一开关管Q1和第二开关管Q2响应第二控制信号均
关断；

[0103] 控制器150在接收到第一电平时输出第四控制信号至第一开关管Q1和第二开关管Q2，第一开关管Q1和第二开关管Q2响应第四控制信号分别导通和关断；

[0104] 控制器150在第一开关管Q1导通的时间达到预设的第四导通时间时输出第二控制信号至第一开关管Q1和第二开关管Q2，第一开关管Q1和第二开关管Q2响应第二控制信号均
关断；

[0105] 控制器150在第一开关管Q1关断的时间达到预设的第二关断时间时输出第三控制信号至第一开关管Q1和第二开关管Q2，第一开关管Q1和第二开关管Q2响应第三控制信号分
别关断和导通。

[0106] 值得注意的是，上述实施例中，所包括的各个模块和单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能模块和单
元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

[0107] 对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围
之内。