本发明属于pfc变换器，尤其涉及无输入电流死区的混合模态无桥降压型pfc变换器。
背景技术：
1、有源功率因数校正(power factor correction,pfc)变换器，凭借其体积小、重量轻、输入电流总谐波(input current of total harmonic distortion,thdi)含量小、功率因数(power factor,pf)高等优势，被广泛应用于交直流整流设备中。相对于无源功率因数校正技术，有源pfc变换器通常具有宽运行范围的效率优势，并且随着我国发展高质量工业技术而逐步获得更多重视。
2、其中，一种不需要整流桥的无桥降压型pfc变换器，由于其没有传统二极管整流桥的损耗而得到广泛关注。而且，由于降压型pfc变换器可以输出低压而被广泛应用于无刷直流电机、led驱动电源、电池组充电、笔记本电脑适配器等应用场合。在双碳时代背景下，这种低压高效的无桥降压型pfc变换器具有较好的工业应用潜力。
3、现有无桥降压(buck)pfc拓扑如图1所示，其包括两个降压单元与两个整流二极管。但是，当输出电压vo大于输入电压vin时，输入电流会变为零，直到vin重新大于vo，如图2所示。这种输入电流死区的情况，是由于buck单元只能工作在电压降压模式引起的。即使当buck单元的开关管s1或s2处于导通状态，在vo>vin情况下，无桥buck pfc变换器输入侧无输入电流流入。
4、这种无输入电流的时域导致变换器输入电流谐波高、pf值差，影响变换器在电压更高场合的应用，即变换器必须限制输出电压vo以避免输入电流死区过大而引起过高输入电流谐波与过差的pf值。目前，如图1所示的无桥buck pfc变换器的输出电压被限制在160v左右。在如无刷直流电机的驱动控制中，受限制的前级母线电压(由pfc变换器提供)也一定程度限制了电机转速范围。
5、由于现有无桥buck pfc变换器存在输入电流死区，影响其pf与thdi值。并且，为了实现较好的pf与thdi，变换器限制了其最大输出电压，导致无桥buck pfc变换器无法满足对电压范围较为敏感的应用场合要求。本发明提出无输入电流死区的混合模态无桥降压型pfc变换器，在原无桥buck pfc变换器基础上并联升降压单元，消除输入电流死区，从而实现变换单元的宽输出电压范围。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供无输入电流死区的混合模态无桥降压型pfc变换器，以解决上述背景技术中提出的现有技术中无桥buck pfc变换器存在输入电流死区影响其pf与thdi值，及限制其最大输出电压导致无法满足对电压范围较为敏感的应用场合要求等问题。
2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
3、无输入电流死区的混合模态无桥降压型pfc变换器，所述pfc变换器的拓扑结构包括降压单元、升降压单元、输出电容c1、输出电容c2；
4、所述降压单元包括开关管sb1、开关管sb2、整流二极管dr1、整流二极管dr2、输出二极管db1、输出二极管db2、电感lb1、电感lb2；
5、所述升降压单元包括开关管sbb1、开关管sbb2、整流二极管dr3、整流二极管dr4、输出二极管dbb1、输出二极管dbb2、电感lbb1、电感lbb2；
6、所述降压单元和升降压单元在正、负半个工频周期内均并联式工作，以消除输入电流死区。
7、优选地，交流输入侧的一端与整流二极管dr3的阴极、整流二极管dr4的阳极、整流二极管dr1的阳极、整流二极管dr2的阴极连接；
8、交流输入侧的另一端与输出二极管db1的阳极、输出二极管db2的阴极、电感lbb1的一端、电感lbb2的一端、输出电容c1的负极、输出电容c2的正极连接；
9、整流二极管dr3的阳极与开关管sbb1的漏极相连，开关管sbb1的源极与电感lbb1的另一端、输出二极管dbb1的阳极连接；
10、整流二极管dr4的阴极与开关管sbb2的源极相连，开关管sbb2的漏极与电感lbb2的另一端、输出二极管dbb2的阴极连接；
11、整流二极管dr1的阴极与开关管sb1的源极相连，开关管sb1的漏极与输出二极管db1的阴极、电感lb1的一端连接；电感lb1的另一端与输出二极管dbb1的阴极、输出电容c1的正极、负载rl的一端连接；
12、整流二极管dr2的阳极与开关管sb2的漏极相连，开关管sb2的源极与输出二极管db2的阳极、电感lb2的一端连接；电感lb2的另一端与输出二极管dbb2的阳极、输出电容c2的阴极、负载rl的另一端连接。
13、优选地，所述开关管sb1、开关管sb2、开关管sbb1、开关管sbb2能够采用完全相同的驱动信号进行控制。
14、优选地，所述pfc变换器的输出电压vo采样信号与输出参考电压vo,ref比较，再经过pi参数调节得到误差反馈信号，误差反馈信号与三角波比较产生比较器的输出信号，该输出信号用于直接驱动开关管sb1、开关管sb2、开关管sbb1、开关管sbb2。
15、优选地，所述pfc变换器在正半个工频周期内的工作模态，具体如下：
16、混合工作模态1：开关管sb1、开关管sbb2处于导通状态；输入端经过整流二极管dr1和开关管sb1向电感lb1充能并向输出电容c1与负载rl供能，电感电流ilb1线性上升，开关管sb1的电流与电感电流ilb1的幅值相同，方向相同；同时，输入端经过整流二极管dr4和开关管sbb2向电感lbb2充能，电感电流ilbb2线性上升，开关管sbb2的电流与电感电流ilbb2的幅值相同，方向相同；输出电容c2为负载rl供能；
17、混合工作模态2：开关管sb1、开关管sbb2均处于关断状态；存储于电感lb1的能量经过输出二极管db1，存储于电感lbb2的能量经过输出二极管dbb2，向负载rl供能，并向输出电容c1、输出电容c2供能；此阶段，电感电流ilb1、电感电流ilbb2线性下降，直到两个电感电流均下降到零时刻，则该阶段结束；
18、混合工作模态3：开关管sb1、开关管sbb2均保持关断；电感电流ilb1、电感电流ilbb2均保持为零，输出二极管db1与输出二极管dbb2均保持关断，输出电容c1与输出电容c2向负载rl供能。
19、优选地，所述pfc变换器在负半个工频周期内的工作模态，具体如下：
20、混合工作模态1：开关管sb2、开关管sbb1处于导通状态；输入端经过整流二极管dr2和开关管sb2向电感lb2充能并向输出电容c2与负载rl供能，电感电流ilb2线性上升，开关管sb2的电流与电感电流ilb2的幅值相同，方向相同；同时，输入端经过整流二极管dr3和开关管sbb1向电感lbb1充能，电感电流ilbb1线性上升，开关管sbb1的电流与电感电流ilbb1的幅值相同，方向相同；输出电容c1为负载rl供能；
21、混合工作模态2：开关管sb2、开关管sbb1均处于关断状态；存储于电感lb2的能量经过输出二极管db2，存储于电感lbb1的能量经过输出二极管dbb1，向负载rl供能，并向输出电容c1、输出电容c2供能；此阶段，电感电流ilb2、电感电流ilbb1线性下降，直到两个电感电流均下降到零时刻，则该阶段结束；
22、混合工作模态3：开关管sb2、开关管sbb1均保持关断；电感电流ilb2、电感电流ilbb1均保持为零，输出二极管db2与输出二极管dbb1均保持关断，输出电容c1与输出电容c2向负载rl供能。
23、优选地，所述pfc变换器在正、负半个工频周期内的工作模态的机制相同。
24、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
25、(1)、本发明变换器同时存在降压与升降压两种工作模态，并且通过升降压单元与降压单元并联工作，可以消除输入电流死区，使得变换器相较于现有无桥buck pfc变换器具有更高pf和更低的thdi。
26、(2)、本发明仍然可以采用单电压环闭环控制实现pfc功能与输出电压调节，且四个开关管可以采用完全相同的驱动信号。
27、(3)、本发明的变换器均处于无整流桥运行，因此理论上变换效率没有降低。
1.无输入电流死区的混合模态无桥降压型pfc变换器，所述pfc变换器的拓扑结构包括降压单元、升降压单元、输出电容c1、输出电容c2，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的无输入电流死区的混合模态无桥降压型pfc变换器，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的无输入电流死区的混合模态无桥降压型pfc变换器，其特征在于，所述开关管sb1、开关管sb2、开关管sbb1、开关管sbb2能够采用完全相同的驱动信号进行控制。
4.根据权利要求3所述的无输入电流死区的混合模态无桥降压型pfc变换器，其特征在于，所述pfc变换器的输出电压vo采样信号与输出参考电压vo,ref比较，再经过pi参数调节得到误差反馈信号，误差反馈信号与三角波比较产生比较器的输出信号，该输出信号用于直接驱动开关管sb1、开关管sb2、开关管sbb1、开关管sbb2。
5.根据权利要求2所述的无输入电流死区的混合模态无桥降压型pfc变换器，其特征在于，其在正半个工频周期内的工作模态，具体如下：
6.根据权利要求2所述的无输入电流死区的混合模态无桥降压型pfc变换器，其特征在于，其在负半个工频周期内的工作模态，具体如下：
7.根据权利要求5或6所述的无输入电流死区的混合模态无桥降压型pfc变换器，其特征在于，所述pfc变换器在正、负半个工频周期内的工作模态的机制相同。
