CN100530890C - 一种功率因数校正电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及功率因数校正电路，为解决现有功率因数校正电路对上下桥臂的续流二极管的耐压要求都非常高的问题，本发明中在现有技术的基础上，针对至少一条由依次连接的电感、第一开关管、以及第二开关管组成的支路，将其中一个桥臂的续流二极管由连接于所述电感与第一开关管之间改为连接于所述第一开关管与第二开关管之间，如此一来，当未调整连接位置的那一个续流二极管导通时，调整了连接位置的那一个续流二极管不再单独承受全部的母线电压，而是与其中与之连接的开关管一起承受全部的母线电压，从而可降低对这部分续流二极管的耐压要求，进而降低产品成本。

Description

一种功率因数校正电路
技术领域
本发明涉及PFC(功率因数校正)电路，更具体地说，涉及一种可降低对部分续流二极管之耐压要求的功率因数校正电路。
背景技术
现有的三相PFC电路如图1所示。其中，A、B、C是三相交流输入，L1、L2、L3是电感，Q1-Q6是带反并联二极管的开关管，D1-D6是续流二极管，C1、C2是母线上的等效电容。其中，开关管Q1-Q6在高频脉冲的控制下导通或关断，从而使得三相交流输入经电感L1-L3、开关管Q1-Q6、续流二极管D1-D6、以及电容C1-C2的变换处理后，输出为相应的直流电压VDC+和VDC-。
以A相为例分析，当上桥臂的二极管D1导通时，下桥臂的二极管D2承受负电压而截止，此时其承受的电压就是整个的母线电压，即VDC+与VDC-的电压差。假设母线电压为800V，则二极管D2必须能够承受800V的电压。同样，对于二极管D1、以及D3-D6，都要求能承受800V的电压。
可见，在现有技术的电路中，续流二极管承受的反向电压非常高，这就要求选用耐压较高的二极管，从而会增加产品成本。
发明内容
针对现有技术的上述缺陷，本发明要解决现有功率因数校正电路对上下桥臂的续流二极管的耐压要求都非常高的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种功率因数校正电路，其中针对交流电源的每一相火线输入，设有一条由依次连接的电感、第一开关管、以及第二开关管组成的支路；针对每一条所述支路，设有第一续流二极管和第二续流二极管；其特征在于，在至少一条所述支路中，所述第一续流二极管的正极连接到所述电感与第一开关管之间，负极与母线电压的正端连接；所述第二续流二极管的负极连接到所述第一开关管与第二开关管之间，正极与母线电压的负端连接。
根据本发明的另一种方案中，在至少一条所述支路中，所述第一续流二极管的正极连接到所述第一开关管与第二开关管之间，负极与母线电压的正端连接；所述第二续流二极管的负极连接到所述电感与第一开关管之间，正极与母线电压的负端连接。
本发明中，可包括三条、两条、或一条所述支路，从而分别连接交流电源的三相、两相、或单相火线输入。对于单相的情况，所述交流电源的零线连接到所述中点。
可见，本发明在现有电路的基础上，调整了上桥臂或下桥臂的续流二极管的连接位置，当未调整连接位置的那一个续流二极管导通时，调整了连接位置的那一个续流二极管不再单独承受全部的母线电压，而是与其中与之连接的开关管一起承受全部的母线电压，从而可降低对这部分续流二极管的耐压要求，进而降低产品成本。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是现有技术中的三相PFC电路的示意图；
图2是本发明一个优选实施例中的三相PFC电路的示意图；
图3是本发明另一个优选实施例中的三相PFC电路的示意图；
图4是本发明一个优选实施例中的两相PFC电路的示意图；
图5是本发明另一个优选实施例中的两相PFC电路的示意图；
图6是本发明一个优选实施例中的单相PFC电路的示意图；
图7是本发明另一个优选实施例中的单相PFC电路的示意图。
具体实施方式
如图2所示，本发明的一个优选实施例中，对图1所示的三相PFC电路(即三相功率因数校正电路)作了改动，把下桥臂的三个二极管D2、D4、D6分别从电感L1、L2、L3后面移到两个开关管之间，得到另一种三相PFC电路。
这种电路的工作原理与现有三相PFC电路基本相同，但也有以下几个区别，下面以A相为例进行说明。
当二极管D1导通时，二极管D2不再是单独承受全部的母线电压，而是与开关管Q1一起来承受整个母线电压。这两个器件各自分得的电压由它们内部的等效并联电容决定；但二极管D2分得的电压一定不会高于母线电压的1/2，本例中是不高于400V；因为如果高于400V，则开关管Q2内部的反并联二极管会导通箝位，这是因为中点(Midpoint)对VDC-的电压是400V，如果二极管D2分得的电压高于400V，则二极管D2阴极的电位(这里设为P点)会高于中点；又由于Q2内部的反并联二极管是跨在P点与Midpoint之间的，所以该反并联二极管会正向导通。所以，开关管D2承受的电压会小于或者等于400V，而开关管Q1承受的电压则大于或等于400V。具体实施时，可以选择合适的开关管和二极管，使得开关管Q1和二极管D2承受的电压都接近400V，这样一来，下桥臂的三个二极管D2、D4、D6都可以选择耐压较小的器件，从而可以降低产品成本。
仍以A相为例，当下桥臂的二极管D2导通时，电流会流过开关管Q1内部的反并联二极管，相当于二极管D2与开关管Q1内部的反并联二极管串联。由于开关管内部的反并联二极管一般反向恢复时间较长，所以本实施例的反向恢复特性会比图1所示电路略差。
具体实施时，还可以只改动其中的一条或两条支路，例如只改动续流二极管D2的位置，而续流二极管D4、D6的位置保持图1中的连接方式不变；或者是同时改动续流二极管D2、D6的位置，而续流二极管D4的位置保持图1中的连接方式不变。
如图3所示是本发明另一个优选实施例中的三相PFC电路的示意图，从图中可以看出，它是在图1的基础上，把上桥臂的二极管D1、D3、D5分别从电感L1、L2、L3后面移到两个开关管之间，得到另一种三相PFC电路。它与图2为对称关系，本实施例中，上桥臂的三个二极管D1、D3、D5都可以选择耐压较小的器件。
上述改进方案同样适用于两相PFC电路，如图4和图5所示为本发明的优选实施例中的两相PFC电路的示意图，其中的A、B两相均为火线。对于图4，其中的下桥臂的两个二极管D2、D4可以选择耐压较小的器件；对于图5则是上桥臂的两个二极管D1、D3可以选择耐压较小的器件。
上述改进方案同样适用于单相PFC电路，如图6和图7所示为本发明的优选实施例中的单相PFC电路的示意图，其中的A为火线，N为零线。对于图6，其中的下桥臂的二极管D2可以选择耐压较小的器件；对于图7则是上桥臂的二极管D1可以选择耐压较小的器件。
由图2至图7所示的实施例中可以看出，采用本发明的方案后，整个电路中一半的续流二极管可选择耐压较小的器件。具体实施时，上述实施例中的带反并联二极管的开关管Q1～Q6可以是内部带反并联二极管的MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)、IGBT(绝缘栅双极晶体管)等开关管；也可以是MOSFET、IGBT等开关管外加反并联二极管。

Claims (5)

1、一种功率因数校正电路，其中针对交流电源的每一相火线输入，设有一条由依次连接的电感、第一开关管、以及第二开关管组成的支路；针对每一条所述支路，设有第一续流二极管和第二续流二极管；
其特征在于，在至少一条所述支路中，所述第一续流二极管的正极连接到所述电感与第一开关管之间，负极与母线电压的正端连接；所述第二续流二极管的负极连接到所述第一开关管与第二开关管之间，正极与母线电压的负端连接。
2、一种功率因数校正电路，其中针对交流电源的每一相火线输入，设有一条由依次连接的电感、第一开关管、以及第二开关管组成的支路；针对每一条所述支路，设有第一续流二极管和第二续流二极管；
其特征在于，在至少一条所述支路中，所述第一续流二极管的正极连接到所述第一开关管与第二开关管之间，负极与母线电压的正端连接；所述第二续流二极管的负极连接到所述电感与第一开关管之间，正极与母线电压的负端连接。
3、根据权利要求1或2所述的功率因数校正电路，其特征在于，其中包括三条所述支路，分别连接交流电源的三相火线输入。
4、根据权利要求1或2所述的功率因数校正电路，其特征在于，其中包括两条所述支路，分别连接交流电源的两相火线输入。
5、根据权利要求1或2所述的功率因数校正电路，其特征在于，其中包括一条所述支路，并连接到交流电源的单相火线输入，所述交流电源的零线连接到母线电压的正端和母线电压的负端的连接中点。
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