CN101674004B - 一种提高电源轻载功率因数的电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高电源轻载功率因数的电路，包括滤波器，轻载检测电路，驱动控制电路，开关管S1，整流桥BD1和功率因数校正电路，其特征在于所述的滤波器设置在整流桥BD1的前级或后级，并至少包括一个滤波电容；所述的轻载检测电路输出控制信号给驱动控制电路，驱动控制电路控制开关管S1在电路重载时导通而在电路轻载时截止，从而使滤波电容处在工作或开路状态。

Description

一种提高电源轻载功率因数的电路
技术领域
本发明涉及一种提高电源轻载下功率因数的电路。具体的说应该是，令电源即使工作在较轻负载情况下，也能保证较高功率因数的一种电路。
背景技术
为了减少谐波和无功功率带来的危害，功率因数校正技术已广泛应用于各种电力电子装备中。大多数功率因数校正(PFC)电路在重载的情况下，可以实现较高的功率因数(PF)值，但随着负载的减小，PF值也将逐步降低。通常对于适应宽输入电压范围的功率因数校正电路，在输入高压端随负载的减小PF值的降低尤为明显。目前越来越多的场合要求用电设备在较宽的负载范围内都有较高的PF值，因此提高电源轻载下的功率因数成为一项重要的技术。
发明内容
本发明要解决的是现有功率因数校正电路存在的上述问题，提供一种提高电源轻载PF值的电路。
在轻载情况下，电源的输入侧的滤波电容的存在，会产生容性电流，从而使输入电压和电流存在相位差，降低了PF值；而整流桥直流侧的滤波电容，不仅会产生容性电流，还会增大PFC电路的电流过零失真，降低电源的PF值。
解决上述问题采用的技术方案是：一种提高电源轻载功率因数的电路，包括滤波器，轻载检测电路，驱动控制电路，开关管S1，整流桥BD1和功率因数校正电路，其特征在于所述的滤波器设置在整流桥BD1的前级或后级，并至少包括一个滤波电容；所述的轻载检测电路输出控制信号给驱动控制电路，驱动控制电路控制开关管S1在电路重载时导通而在电路轻载时截止，从而使滤波电容处在工作或开路状态。
具体来说，有三种优选的实施方案：(1)轻载下减小电源整流桥直流侧滤波电容；(2)针对整流桥后有π型滤波器和Boost功率因数校正电路的情况，轻载下切除π型滤波的后级滤波电容；(3)轻载下减小电源L、N线上滤波电容。
在所述方案(1)下，一种提高电源轻载功率因数的电路，包括电容Cx1，轻载检测电路，开关管S1，驱动控制电路，整流桥BD1和功率因数校正电路，其特征在于：整流桥BD1的输入端接电网电压，电容Cx1和开关管S1串联，整流桥BD1的输出端并联该串联支路和功率因数校正电路，Vo为功率因数校正电路的输出电压；所述的轻载检测电路的输出接驱动控制电路的输入端，驱动控制电路的输出端接开关管S1的第三端。
在所述方案(1)下，当电源工作在重载情况下时，轻载检测电路输出控制信号给驱动控制电路，驱动控制电路控制开关管S1的状态为导通状态；当电源工作在轻载情况下时，轻载检测电路输出控制信号给驱动控制电路，驱动控制电路控制开关管S1的状态为截止状态。
所述方案(1)，电容在重载时作为滤波电容工作，而轻载时整流桥直流侧的滤波电容被开关管开路，减小了轻载下输入电压和电流相位差，同时也减小了PFC电路的电流过零失真，提高了电源的PF值。
在所述方案(2)下，一种提高电源轻载功率因数的电路，包括整流桥BD1，电容Cx1，电容Cx2，电感L1，开关管S1，轻载检测电路，驱动控制电路和功率因数校正电路，其特征在于：所述的电网电压的两端接整流桥BD1的输入端，整流桥输出正端接电感L1的一端和电容Cx1的一端，电感L1的另一端接电容Cx2的一端和功率因数校正电路的正端输入，功率因数校正电路的负端输入接地，电容Cx2的另一端接开关管S1的第二端，开关管S1的第一端接地，轻载检测电路的输出接驱动控制电路的输入端，驱动控制电路的输出端接开关管S1的第三端，Vo为功率因数校正电路的输出电压。
在所述方案(2)下，当电源工作在重载情况下时，轻载检测电路输出控制信号给驱动控制电路，驱动控制电路控制开关管S1的状态为导通状态，电容Cx1，电感L1，电容Cx2组成π型滤波器；当电源工作在轻载情况下时，轻载检测电路输出控制信号给驱动控制电路，驱动控制电路控制开关管S1的状态为截止状态，电容Cx2被开路，电感L1与电感L2串联，并作为Boost功率因数校正电路的一部分电感工作。
在所述方案(2)中，重载时，整流桥直流侧的电感和电容为π型滤波器。在轻载时，π型滤波器的后级电容被开关管开路，不仅减小了轻载下输入电压和电流的相位差，也减小了PFC电路的电流过零失真，可提高电源的PF值；同时，由于电容的开路，π型滤波器的电感与后级Boost PFC电路的电感串联，加大了Boost PFC电路的电感，减小了PFC电路的电流过零失真，更有利于提高电源的PF值。因此，所述的方案(2)相比于所述方案(1)，能更有效的提高电源轻载的功率因数。
在所述方案(3)下，一种提高电源轻载功率因数的电路，包括电容Cx1，轻载检测电路，驱动控制电路，开关管S1，整流桥BD1和功率因数校正电路，其特征在于：所述的电容Cx1和开关管S1串联，并联接在电网电压两端，其后级接整流桥，整流桥输出接功率因数校正电路，Vo为功率因数校正电路的输出电压；所述的轻载检测电路的输出接驱动控制电路的输入端，驱动控制电路的输出端接开关管S1的第三端。
在所述方案(3)下，当电源工作在重载情况下时，轻载检测电路输出控制信号给驱动控制电路，驱动控制电路控制开关管S1的状态为导通状态；当电源工作在轻载情况下时，轻载检测电路输出控制信号给驱动控制电路，驱动控制电路控制开关管S1的状态为截止状态。
在所述方案(3)中，轻载时输入侧的滤波电容被开关管开路，减小了轻载下输入电压和电流的相位差，同样可以提高电源轻载时的PF值；
本发明的轻载检测电路，包括对输入功率的检测，和/或对输出功率的检测，和/或对任何控制输出功率的信号的检测。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明的一种提高电源轻载功率因数的电路在方案一下的实施方式。
图2是本发明的一种提高电源轻载功率因数的电路在方案二下的实施方式。
图3是本发明的一种提高电源轻载功率因数的电路在方案三下的实施方式。
图4是本发明的一种提高电源轻载功率因数的电路在方案一下的第一种具体实施方式。
图5是本发明的一种提高电源轻载功率因数的电路在方案一下的第二种具体实施方式。
图6是本发明的一种提高电源轻载功率因数的电路在方案二下的第一种具体实施方式。
图7是本发明的一种提高电源轻载功率因数的电路在方案二下的第二种具体实施方式。
具体实施例
参照图1，一种提高电源轻载功率因数的电路在方案二下的实施方式，包括电网电压，电容Cx1，功率检测电路，开关管S1，驱动控制，整流桥BD1和功率因数校正电路，具体来说：所述的电网电压的两端接整流桥BD1的输入端，电容Cx1和开关管S1串联，整流桥BD1的输出端并联该串联支路和功率因数校正电路，Vo为功率因数校正电路的输出电压；所述的功率检测电路的输出接驱动控制电路，驱动控制电路接开关管S1的第三端。
参照图2，一种提高电源轻载功率因数的电路在方案二下的实施方式，包括电网电压，整流桥BD1，电容Cx1，电容Cx2，电感L1，开关管S1，功率检测电路，驱动控制，和功率因数校正电路，具体来说：所述的电网电压的两端接整流桥BD1的输入端，整流桥输出正端接电感L1的一端和电容Cx1的一端，整流桥的负端输入接电容Cx1的另一端和地，电感L1的另一端接电容Cx2的一端和功率因数校正电路的正端输入，功率因数校正电路的负端输入接地，电容Cx2的另一端接开关管S1的第二端，开关管S1的第一端接地，轻载检测电路的输出接驱动控制电路，驱动控制电路接开关管S1的第三端，Vo为功率因数校正电路的输出电压。
参照图3，一种提高电源轻载功率因数的电路在方案三下的实施方式，包括电网电压，电容Cx1，功率检测电路，驱动控制，开关管S1，整流桥BD1和功率因数校正电路，具体来说：所述的电容Cx1和开关管S1串联，并联接在电网电压两端，其后级接整流桥，整流桥输出接功率因数校正电路，Vo为功率因数校正电路的输出电压；所述的功率检测电路的输出接驱动控制电路，驱动控制电路接开关管S1的第三端。
参照图4，一种提高电源轻载功率因数的电路在方案一下的第一种具体实施方式，其中功率因数校正电路包括电感L1，MOS管Q1，二极管D1，电解电容C1，电阻R2和PFC控制器，轻载检测电路包括电阻R1和电容C2。具体来说：所述的电网电压接整流桥的交流输入端，整流桥的直流输出正端接电容Cx1和电感L1的一端，整流桥直流输出负端接地，电容Cx1的另一端接开关管S1的第二端，开关管S1的第一端接地，电感L1的另一端接MOS管Q1的漏极和二极管D1的阳极，MOS管Q1的源极接电阻R2的一端，电阻R2的另一端接地，PFC控制器的输出接MOS管Q1的门极和电阻R1的一端，电阻R1的另一端接电容C2的一端和控制电路的输入端，控制电路的输出端接开关管S1的第三端，二极管D1的阴极接电解电容C1的正极，电解电容C1的负极接地，电解电容的电压即为输出电压Vo。
如图4所述，MOS管Q1的门极驱动信号被电阻R1和电容C2采样并滤波为电平信号，控制电路接收该电平信号，并输出信号给开关管S1的第三端，以控制开关管S1的通断。当电路工作在重载情况时，电阻R1和电容C2输出的电平信号经控制电路作用，输出高电平，开关管S1开通，电容Cx1作为滤波电容工作；当电路工作在轻载情况时，电阻R1和电容C2输出的电平信号经控制电路作用，输出低电平，开关管S1关断，电容Cx1被旁路，轻载功率因数提高。
参照图5，一种提高电源轻载功率因数的电路在方案一下的第二种具体实施方式，其中功率因数校正电路包括MOS管Q1，二极管D1，电解电容C1，电阻R2和PFC控制器，轻载检测电路包括电阻R1和电容C2。具体来说：所述的电网电压接整流桥的交流输入端，整流桥的直流输出正端接电容Cx1和电感L1的一端，整流桥直流输出负端接地，电容Cx1的另一端接开关管S1的第二端，开关管S1的第一端接地，电感L1的另一端接MOS管Q1的漏极和二极管D1的阳极，MOS管Q1的源极接电阻R2的一端和电阻R1的一端，PFC控制器的输出接MOS管Q1的门极，电阻R2的另一端接地，电阻R1的另一端接电容C2的一端和控制电路的输入端，控制电路的输出端接开关管S1的第三端，二极管D1的阴极接电解电容C1的正极，电解电容C1的负极接地，电解电容的电压即为输出电压Vo。
如图5所述，电阻R2上的MOS管Q1的电流信号，被电阻R1和电容C2采样并滤波为电平信号，控制电路接收该电平信号，并输出信号给开关管S1的第三端，以控制开关管S1的通断。当电路工作在重载情况时，电阻R1和电容C2输出的电平信号经控制电路作用，输出高电平，开关管S1开通，电容Cx1作为滤波电容工作；当电路工作在轻载情况时，电阻R1和电容C2输出的电平信号经控制电路作用，输出低电平，开关管S1关断，电容Cx1被旁路，轻载功率因数提高。
参照图6，一种提高电源轻载功率因数的电路在方案二下的第一种具体实施方式，其中功率因数校正电路包括电感L2，MOS管Q1，二极管D1，电解电容C1，电阻R2和PFC控制器，轻载检测电路包括电阻R1和电容C2。具体来说：所述的电网电压接整流桥的交流输入端，整流桥的输出端接电容CX1，整流桥输出正端接电感L1的一端，整流桥输出负端接地，电感L1的另一端接电容Cx2的一端和电感L2的一端，电容Cx2的另一端接开关管S1的第二端，开关管S1的第一端接地，电感L2的另一端接MOS管Q1的漏极和二极管D1的阳极，MOS管Q1的源极接电阻R2的一端，电阻R2的另一端接地，PFC控制器的输出接MOS管Q1的门极和电阻R1的一端，电阻R1的另一端接电容C2的一端和控制电路的输入端，控制电路的输出端接开关管S1的第三端，二极管D1的阴极接电解电容C1的正极，电解电容C1的负极接地，电解电容的电压即为输出电压Vo。
如图6所述，MOS管Q1的门极驱动信号被电阻R1和电容C2采样并滤波为电平信号，控制电路接收该电平信号，并输出信号给开关管S1的第三端，以控制开关管S1的通断。当电路工作在重载情况时，电阻R1和电容C2输出的电平信号经控制电路作用，输出高电平，开关管S1开通，电容Cx2作为滤波电容工作；当电路工作在轻载情况时，电阻R1和电容C2输出的电平信号经控制电路作用，输出低电平，开关管S1关断，电容Cx2被旁路，电感L1与电感L2串联作为PFC电路的电感工作，轻载功率因数得以提高。
参照图7，一种提高电源轻载功率因数的电路在方案二下的第二种具体实施方式，其中功率因数校正电路包括电感L2，MOS管Q1，二极管D1，电解电容C1，电阻R2和PFC控制器，轻载检测电路包括电阻R1和电容C2。具体来说：所述的电网电压接整流桥的交流输入端，整流桥的输出端接电容Cx1，整流桥输出正端接电感L1的一端，整流桥输出负端接地，电容Cx1的另一端地，电感L1的另一端接电容Cx2的一端和电感L2的一端，电容Cx2的另一端接开关管S1的第二端，开关管S1的第一端接地，电感L2的另一端接MOS管Q1的漏极和二极管D1的阳极，MOS管Q1的源极接电阻R2的一端和电阻R1的一端，电阻R2的另一端接地，PFC控制器的输出接MOS管Q1的门极，电阻R1的另一端接电容C2的一端和控制电路的输入端，控制电路的输出端接开关管S1的第三端，二极管D1的阴极接电解电容C1的正极，电解电容C1的负极接地，电解电容的电压即为输出电压Vo。
如图7所述，电阻R2上的MOS管Q1的电流信号，被电阻R1和电容C2采样并滤波为电平信号，控制电路接收该电平信号，并输出信号给开关管S1的第三端，以控制开关管S1的通断。当电路工作在重载情况时，电阻R1和电容C2输出的电平信号经控制电路作用，输出高电平，开关管S1开通，电容Cx2作为滤波电容工作；当电路工作在轻载情况时，电阻R1和电容C2输出的电平信号经控制电路作用，输出低电平，开关管S1关断，电容Cx2被旁路，电感L1与电感L2串联作为PFC电路的电感工作，轻载功率因数得以提高。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种提高电源轻载功率因数的电路，包括滤波器，轻载检测电路，驱动控制电路，开关管S1，整流桥BD1和功率因数校正电路，其特征在于，所述的滤波器为电容Cx1，整流桥BD1的输入端接电网电压，电容Cx1和开关管S1串联，且该串联支路并联在所述整流桥BD1的输出端和功率因数校正电路之间；所述的轻载检测电路的输出接驱动控制电路的输入端，所述的轻载检测电路输出控制信号给驱动控制电路，驱动控制电路的输出端接开关管S1的第三端，当电源工作在重载情况下时，驱动控制电路控制开关管S1导通；当电源工作在轻载情况下时，驱动控制电路控制开关管S1截止，从而使滤波电容处在工作或开路状态。
2.一种提高电源轻载功率因数的电路，包括滤波器，轻载检测电路，驱动控制电路，开关管S1，整流桥BD1和功率因数校正电路，其特征在于，所述的滤波器包括电容Cx1，电容Cx2和电感L1，电网电压的两端接整流桥BD1的输入端，整流桥输出正端接电感L1的一端和电容Cx1的一端，电感L1的另一端接电容Cx2的一端和功率因数校正电路的正端输入，功率因数校正电路的负端输入接地，电容Cx2的另一端接开关管S1的第二端，开关管S1的第一端接地，轻载检测电路的输出接驱动控制电路的输入端，驱动控制电路的输出端接开关管S1的第三端，当电源工作在重载情况下时，驱动控制电路控制开关管S1导通；当电源工作在轻载情况下时，驱动控制电路控制开关管S1截止，从而使滤波电容处在工作或开路状态。
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