CN101409502B - 电感整流式ac/dc转换的apfc电路 - Google Patents

电感整流式ac/dc转换的apfc电路 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电感整流式AC/DC转换的APFC电路，包括第一MOS开关管Q1，其具有源极、漏极、栅极；第二MOS开关管Q2，其具有源极、漏极、栅极；第一整流二极管D1，其具有阳极、阴极；第二整流二极管D2，其具有阳极、阴极；储能电感L1；输出电容C；功率因数校准控制集成块U。与现有技术相比，本发明省去了整流桥，减少了功率损耗，而且可以克服有整流桥时整流桥未开通部分的电压存在功率因数调节死区的缺陷，从而提高功率因数，减小总谐波失真。

Description

电感整流式AC/DC转换的APFC电路
技术领域
本发明涉及一种AC/DC转换电路的结构，尤其涉及电感整流式AC/DC转换的有源功率因数校正(APFC)电路。
背景技术
在已有的带有功率因数校准电路(即PFC电路)的AC/DC转换电路中，工频交流电经整流桥整流后，经过一个储能电感和隔离二极管输出直流电，储能电感与隔离二极管的连接点通过一个MOS开关管与接地端连接，MOS开关管由一个功率因数校准控制器控制，不断地开通和关断，调节通过储能电感的电流，从而消除由于整流滤波电路产生的谐波电流，补偿，提高功率因数。这种电路中，整流桥的等效内阻上存在1.2V～2.4V的正向电压降，整流桥在电源设备中的功率损耗占到约1％，在输出功率较大时，整流桥的功率损耗不可忽视。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种减少了功率损耗的电感整流式AC/DC转换的APFC电路。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：电感整流式AC/DC转换的APFC电路，其特征在于，包括第一MOS开关管Q1，其具有源极、漏极、栅极；第二MOS开关管Q2，其具有源极、漏极、栅极；第一整流二极管D1，其具有阳极、阴极；第二整流二极管D2，其具有阳极、阴极；储能电感L1；输出电容C；功率因数校准控制集成块U；
所述的第一MOS开关管Q1的源极与第一交流电源端L连接，所述的第一MOS开关管Q1的漏极通过储能电感L1与第一整流二极管D1的阳极连接，所述的第一整流二极管D1的阴极与电路的正输出端VOUT连接；
所述的第二整流二极管D2的阳极与第一MOS开关管Q1的源极连接，所述的第二整流二极管D2的阴极与电路的正输出端VOUT连接；
所述的第二MOS开关管Q2的源极与第二交流电源端N连接，所述的第二MOS开关管Q2的漏极与第二整流二极管D2的阳极连接；
所述的输出电容C接在电路的正输出端VOUT、负输出端RTN之间；
所述的第一MOS开关管Q1的栅极与第二MOS开关管Q2的栅极分别与功率因数校准控制集成块U的控制信号输出端连接，所述的功率因数校准控制集成块U与电源VCC连接；所述的功率因数校准控制集成块U与第二交流电源端N连接。
还包括电阻(R1、R2)，所述的电阻(R1、R2)串联后，并联在输出电容(C)两端，所述的电阻(R1、R2)串联连接处与功率因数校准控制集成块(U)连接。
还包括脉冲变压器T，该脉冲变压器T包括一个初级线圈、两个次级线圈，所述的初级线圈设在第二交流电源端N与功率因数校准控制集成块U的控制信号输出端连接，所述的一个次级线圈接在第一MOS开关管Q1的源极与第一MOS开关管Q1的栅极之间，所述的另一个次级线圈接在第二MOS开关管Q2的源极与第二MOS开关管Q2的栅极之间。
与现有技术相比，本发明省去了整流桥，减少了功率损耗，而且可以克服有整流桥时整流桥未开通部分的电压存在功率因数调节死区的缺陷，从而提高功率因数，减小总谐波失真。
附图说明
图1是本发明电感整流式AC/DC转换的APFC电路的结构图；
图2是本发明电感整流式AC/DC转换的APFC电路的另一种形式的结构图。
具体实施方式
如图1所示，本发明电感整流式AC/DC转换的APFC电路，包括第一MOS开关管Q1，其具有源极、漏极、栅极；第二MOS开关管Q2，其具有源极、漏极、栅极；第一整流二极管D1，其具有阳极、阴极；第二整流二极管D2，其具有阳极、阴极；储能电感L1；输出电容C；功率因数校准控制集成块U；所述的第一MOS开关管Q1的源极与第一交流电源端L连接，所述的第一MOS开关管Q1的漏极通过储能电感L1与第一整流二极管D1的阳极连接，所述的第一整流二极管D1的阴极与电路的正输出端VOUT连接；所述的第二整流二极管D2的阳极与第一MOS开关管Q1的源极连接，所述的第二整流二极管D2的阴极与电路的正输出端VOUT连接；所述的第二MOS开关管Q2的源极与第二交流电源端N连接，所述的第二MOS开关管Q2的漏极与第二整流二极管D2的阳极连接；所述的输出电容C接在电路的正输出端VOUT、负输出端RTN之间；所述的第一MOS开关管Q1的栅极与第二MOS开关管Q2的栅极分别与功率因数校准控制集成块U的控制信号输出端连接，所述的功率因数校准控制集成块U与电源VCC连接；所述的功率因数校准控制集成块U与第二交流电源端N连接。还包括电阻R1、R2，所述的电阻R1、R2串联后，并联在输出电容C两端，所述的电阻R1、R2串联连接处与功率因数校准控制集成块U连接。
本发明电感整流式AC/DC转换的APFC电路的工作流程如下：两个交流电源端L和N接220V交流电源。功率因数校准控制集成块U不断发出高频脉冲信号到第一MOS开关管Q1、第二MOS开关管Q2的栅极。
当第一交流电源端L为正，第二交流电源端N为负时，第二MOS开关管Q2在高频脉冲信号的正半周时导通，储能电感L1通过第一MOS开关管Q1的体内二极管及第二MOS开关管Q2充电；第二MOS开关管Q2在高频脉冲信号的负半周时截止，储能电感L1储存的电能通过第二整流二极管D2对输出电容C充电，一直持续到工频交流电的正半周期结束；
当第一交流电源端L为负，第二交流电源端N为正时，第一MOS开关管Q1在高频脉冲信号的正半周时导通，储能电感L1通过第二MOS开关管Q2的体内二极管及第一MOS开关管Q1充电；第一MOS开关管Q1在高频脉冲信号的负半周时截止，储能电感L1储存的电能通过第一整流二极管D1对输出电容C充电，一直持续到工频交流电的负半周期结束。
为该电路中第一MOS开关管Q1、第二MOS开关管Q2的栅极提供高频脉冲信号的功率因数校准控制集成块U可以采用型号为UCC28060等的集成块。
如图2所示，在图1电路的基础上，还可以增加脉冲变压器T，该脉冲变压器T包括一个初级线圈、两个次级线圈，所述的初级线圈设在第二交流电源端N与功率因数校准控制集成块U的控制信号输出端连接，所述的一个次级线圈接在第一MOS开关管Q1的源极与第一MOS开关管Q1的栅极之间，所述的另一个次级线圈接在第二MOS开关管Q2的源极与第二MOS开关管Q2的栅极之间。
为该电路中第一MOS开关管Q1、第二MOS开关管Q2的栅极提供高频脉冲信号的功率因数校准控制集成块U可以采用只有一个输出信号端的型号为IR1150、IR11505、UC3854、UC3854A、UC3854B等的集成块。

Claims (3)

1.电感整流式AC/DC转换的有源功率因数校正电路，其特征在于，包括第一MOS开关管(Q1)，其具有源极、漏极、栅极；第二MOS开关管(Q2)，其具有源极、漏极、栅极；第一整流二极管(D2)，其具有阳极、阴极；第二整流二极管(D1)，其具有阳极、阴极；储能电感(L1)；输出电容(C)；功率因数校准控制集成块(U)；
所述的第一MOS开关管(Q1)的源极与第一交流电源端(L)连接，所述的第一MOS开关管(Q1)的漏极通过储能电感(L1)与第一整流二极管(D2)的阳极连接，所述的第一整流二极管(D2)的阴极与电路的正输出端(VOUT)连接；
所述的第二整流二极管(D1)的阳极与第一MOS开关管(Q1)的漏极连接，所述的第二整流二极管(D1)的阴极与电路的正输出端(VOUT)连接；
所述的第二MOS开关管(Q2)的源极与第二交流电源端(N)连接，所述的第二MOS开关管(Q2)的漏极与第一整流二极管(D2)的阳极连接；
所述的输出电容(C)接在电路的正输出端(VOUT)、负输出端(RTN)之间；
所述的第一MOS开关管(Q1)的栅极与第二MOS开关管(Q2)的栅极分别与功率因数校准控制集成块(U)的控制信号输出端连接，所述的功率因数校准控制集成块(U)与电源(VCC)连接；所述的功率因数校准控制集成块(U)与第二交流电源端(N)连接。
2.根据权利要求1所述的电感整流式AC/DC转换的有源功率因数校正电路，其特征在于，还包括第一电阻(R1)和第二电阻(R2)，所述的第一电阻(R1)和第二电阻(R2)串联后，并联在输出电容(C)两端，所述的第一电阻(R1)和第二电阻(R2)串联连接处与功率因数校准控制集成块(U)连接。
3.根据权利要求1所述的电感整流式AC/DC转换的有源功率因数校正电路，其特征在于，还包括脉冲变压器(T)，该脉冲变压器(T)包括一个初级线圈、两个次级线圈，所述的初级线圈连接在第二交流电源端(N)与功率因数校准控制集成块(U)的控制信号输出端之间，所述的一个次级线圈接在第一MOS开关管(Q1)的源极与第一MOS开关管(Q1)的栅极之间，所述的另一个次级线圈接在第二MOS开关管(Q2)的源极与第二MOS开关管(Q2)的栅极之间。
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