CN101917131A - 级联型Buck-boost高功率因数AC-DC变流器及变流方法 - Google Patents

级联型Buck-boost高功率因数AC-DC变流器及变流方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及交流-直流电能转换器，旨在提供一种级联型Buck-boost高功率因数AC-DC变流器及变流方法。该变流器包括整流桥、buck开关管和buck二极管、boost开关管和boost二极管、电感、输出滤波电容。本发明输入侧Buck开关管的驱动无需自举，简化了高压输入时buck开关管的驱动；电路在升压模式时，buck开关管的驱动简单，无需额外的自举驱动或隔离驱动以及自举驱动能量维持电路；通用性强，可以满足宽输入电压和输出电压范围应用；Boost的自举驱动电路耐压较低，容易实现，成本低；高输入电压时可以实现降压输出，降低电路的电压应力和成本，提高效率。

Description

级联型Buck-boost高功率因数AC-DC变流器及变流方法
技术领域
本发明涉及一种交流-直流电能转换器，具体的说是一种不隔离的Buck与Boost级联组合型高效率AC-DC变流器及变流方法。
背景技术
很多较大功率AC/DC电能转换的应用场合需要在输入侧实现较高的功率因数和较低的电流谐波，并且还要求具有宽的输入和输出电压范围，如通讯电源，电池充电器，LED驱动电源等。为了实现高功率因数，一般都采用boost作为前端不隔离整流电路，实现功率因数校正(power factor correction-PFC)。但是，由于boost电路只能升压，用在宽输入电压和宽输出电压时，电压合理工作范围受限，而且用在高输入电压时，其输出侧电压更高，导致电压应力偏高，增加了成本，降低了效率。图1中的级联型Buck-boost电路中的不仅能够实现升压(boost)，也能够实现降压(buck)，因此特别合适宽输入、输出电压范围的应用场合，且功率因数和效率都很高。图2示意了该电路的工作方式。当输入比输出低时，电路进入boost工作模式，此时，开关S1常通，开关S2进入开关斩波模式，电路实现升压模式。当输入比输出高时，开关S1进入斩波模式，开关S2进入常断开模式，电路实现降压。采用这样的工作方式，可以提高电路的转换效率和输入侧的功率因数。但是，S1的驱动需要自举，而电路工作在升压模式时，S1需要常通，于是S1的自举驱动的能量需要另外的电路来提供。而且，当输入电压很高时，如480V交流输入时(北美工业电网电压)，S1自举驱动电路需要很高的耐压(＞800V)，这样的自举电路实现困难。如果采用隔离驱动，则需要隔离变压器，增加了电路复杂程度，更是降低了驱动电路的可靠性。而如果采用高速光耦驱动，则增加了成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供级联型Buck-boost高功率因数AC-DC变流器及变流方法。
为解决上述问题，本发明提出以下解决方案：
提供一种级联型Buck-boost高功率因数AC-DC变流器，包括整流桥B1、buck开关管S1和buck二极管D1、boost开关管S2和boost二极管D2、电感L1、输出滤波电容Co；所述buck开关管S1的一端与整流桥B1的输出端连接，另一端与buck二极管D1的阳极和电感L1的一端相连，buck开关管S1的控制端接到Buck PFC控制电路的输出端；电感L1的另一端与boost开关管S2的一端和boost二极管D2的阴极相连，boost开关管S2的控制端接到boost PFC控制电路的输出端；boost二极管D2的阳极连接到输出滤波电容Co的负端和变流器的输出；boost开关管S2的另一端、buck二极管D1的阴极连接到整流桥B1的输出端，并与输出电容Co的正端、变流器的输出相连。
本发明进一步提供了一种基于前述变流器的变流方法，Boost开关管与Buck开关管分时工作；当输入电压比输出电压高时，Buck开关管工作；当输入电压比输出电压低时，Boost开关管工作。
本发明中，Boost的占空比通过采样输入电压进行前馈调节，输入电压越高，占空比越低。
与输入输出共地的级联型buck-boost变流器相比，本发明的有益效果是：
1.输入侧Buck开关管的驱动无需自举，简化了高压输入时buck开关管的驱动。
2.电路在升压模式时，buck开关管的驱动简单，无需额外的自举驱动或隔离驱动以及自举驱动能量维持电路。
3.通用性强，可以满足宽输入电压和输出电压范围应用。
4.Boost的自举驱动电路耐压较低，容易实现，成本低。
5.高输入电压时可以实现降压输出，降低电路的电压应力和成本，提高效率。
附图说明
图1：输入与输出共地的级联buck-boost电路图；
图2：级联Buck-boost的工作模式与输入输出电压的关系示意图；
图3：输入与输出共正的级联buck-boost电路图；
图4：本发明具体实施例1中的电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方案进行具体阐述。
如图4所示，实施例1由整流桥B1、buck开关管S1和buck二极管D1、boost开关管S2和boost二极管D2、电感L1、输出滤波电容Co、电感L1、buck PFC控制电路、电压差分采样电路、自举驱动电路、PWM控制电路组成。
交流输入经过整流桥B1，输出馒头波形状的直流电压。所述的Buck开关管S1的一端与整流桥B1的输出负端连接，另一端与Buck二极管D1的阳极和电感L1的一端相连，其控制端接到Buck PFC控制电路的输出端。电感L1的另一端与boost开关管S2的一端和boost二极管D2的阴极相连。Boost二极管D2的阳极连接到输出滤波电容Co的负端，boost开关管S2的另一端连接到整流桥输出的正端，并与输出电容Co的正端相连。Boost开关管S2的控制端接到PWM控制电路的输出端。Buck PFC控制电路的电压采样输入端连接整流桥输出端，电压差分采样电路的两个输入端连接整流桥的正、负输出端，差分采样电路的输出端连接PWM控制芯片的输入端，浮地电压采样电路的输入端连接负载两端，其输出端连接Buck PFC控制电路的反馈电压输入端。PWM控制电路的输出端连接自举驱动电路的输入端，自举芯片的输出端连接S2的控制端。
其控制原理如下，当输入电压低于输出电压时，PFC控制芯片输出高电平，开关管S1进入常通状态，PWM控制芯片输出PWM脉冲，电路工作在Boost升压模式。当输入电压高于输出电压时，PWM控制芯片输出低电平，开关管S2保持在关断状态，开关管S1进入斩波模式，电路工作在Buck降压模式。
PWM控制芯片需要采样输入电压，根据输入电压的大小调整PWM占空比的大小，输入电压越高，占空比越低保证输入电流的正弦度。
应当注意，在说明本发明的某些特征或者方案时所使用的特殊术语不应当用于表示在这里重新定义该术语以限制与该术语相关的本发明的某些特定特点、特征或者方案。总之，不应当将在随附的权利要求书中使用的术语解释为将本发明限定在说明书中公开的特定实施例，除非上述详细说明部分明确地限定了这些术语。因此，本发明的实际范围不仅包括所公开的实施例，还包括在权利要求书之下实施或者执行本发明的所有等效方案。

Claims (3)

1.一种级联型Buck-boost高功率因数AC-DC变流器，包括整流桥B1、buck开关管S1和buck二极管D1、boost开关管S2和boost二极管D2、电感L1、输出滤波电容Co；其特征在于，所述buck开关管S1的一端与整流桥B1的输出端连接，另一端与buck二极管D1的阳极和电感L1的一端相连，buck开关管S1的控制端接到Buck PFC控制电路的输出端；电感L1的另一端与boost开关管S2的一端和boost二极管D2的阴极相连，boost开关管S2的控制端接到boost PFC控制电路的输出端；boost二极管D2的阳极连接到输出滤波电容Co的负端和变流器的输出；boost开关管S2的另一端、buck二极管D1的阴极连接到整流桥B1的输出端，并与输出电容Co的正端、变流器的输出相连。
2.一种基于权利要求1所述变流器的变流方法，其特征在于，Boost开关管与Buck开关管分时工作；当输入电压比输出电压高时，Buck开关管工作；当输入电压比输出电压低时，Boost开关管工作。
3.根据权利要求2所述变流方法，其特征在于，Boost的占空比通过采样输入电压进行前馈调节，输入电压越高，占空比越低。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103179755A (zh) * 2013-03-19 2013-06-26 深圳市明微电子股份有限公司 一种具有高功率因数的led线性恒流驱动控制器
CN103516201A (zh) * 2013-04-15 2014-01-15 南京航空航天大学 一种低纹波h桥升降压直流变换器
CN103887983A (zh) * 2014-03-21 2014-06-25 浙江大学 双管级联型buck-boost变流器的控制方法
CN103997194A (zh) * 2014-04-21 2014-08-20 杰华特微电子（杭州）有限公司 一种buck电路中开关管的驱动方法
CN104660080A (zh) * 2015-03-23 2015-05-27 阳光电源股份有限公司 一种1字型多电平电路的调制方法和装置
CN104753335A (zh) * 2014-07-10 2015-07-01 西南交通大学 一种二次型Buck功率因数校正变换器
CN105099162A (zh) * 2015-07-06 2015-11-25 深圳东科半导体有限公司 一种复合型高效功率因数校正电路
CN107395145A (zh) * 2016-04-22 2017-11-24 恩智浦有限公司 放大器
CN108233496A (zh) * 2016-12-15 2018-06-29 现代自动车株式会社 车辆充电器
CN110994995A (zh) * 2019-12-31 2020-04-10 深圳芯智汇科技有限公司 一种适于四开关升降压变换器的自举驱动电路

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8797776B2 (en) * 2012-10-16 2014-08-05 Hong Kong Applied Science & Technology Research Institute Co., Ltd. Diode-less full-wave rectifier for low-power on-chip AC-DC conversion

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2503060A1 (fr) * 1981-04-06 1982-10-08 Alsthom Atlantique Dispositif electronique pour la propulsion electrique des vehicules
US6111392A (en) * 1996-09-09 2000-08-29 Matsushita Electric Works, Ltd. Power source device including a plurality of switching circuit for power conversion with switching elements used in common
JP2004135372A (ja) * 2002-10-08 2004-04-30 Tdk Corp 力率改善コンバータ
CN1526192A (zh) * 2001-06-09 2004-09-01 3D�豸���޹�˾ 功率变换器和用于功率变换的方法
US20090284240A1 (en) * 2008-05-14 2009-11-19 National Semiconductor Corporation Method and system for providing local converters to provide maximum power point tracking in an energy generating system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2503060A1 (fr) * 1981-04-06 1982-10-08 Alsthom Atlantique Dispositif electronique pour la propulsion electrique des vehicules
US6111392A (en) * 1996-09-09 2000-08-29 Matsushita Electric Works, Ltd. Power source device including a plurality of switching circuit for power conversion with switching elements used in common
CN1526192A (zh) * 2001-06-09 2004-09-01 3D�豸���޹�˾ 功率变换器和用于功率变换的方法
JP2004135372A (ja) * 2002-10-08 2004-04-30 Tdk Corp 力率改善コンバータ
US20090284240A1 (en) * 2008-05-14 2009-11-19 National Semiconductor Corporation Method and system for providing local converters to provide maximum power point tracking in an energy generating system

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103179755B (zh) * 2013-03-19 2015-07-29 深圳市明微电子股份有限公司 一种具有高功率因数的led线性恒流驱动控制器
CN103179755A (zh) * 2013-03-19 2013-06-26 深圳市明微电子股份有限公司 一种具有高功率因数的led线性恒流驱动控制器
CN103516201A (zh) * 2013-04-15 2014-01-15 南京航空航天大学 一种低纹波h桥升降压直流变换器
CN103887983A (zh) * 2014-03-21 2014-06-25 浙江大学 双管级联型buck-boost变流器的控制方法
CN103997194A (zh) * 2014-04-21 2014-08-20 杰华特微电子（杭州）有限公司 一种buck电路中开关管的驱动方法
CN103997194B (zh) * 2014-04-21 2017-07-07 杰华特微电子（杭州）有限公司 一种buck电路中开关管的驱动方法
CN104753335A (zh) * 2014-07-10 2015-07-01 西南交通大学 一种二次型Buck功率因数校正变换器
CN104660080A (zh) * 2015-03-23 2015-05-27 阳光电源股份有限公司 一种1字型多电平电路的调制方法和装置
CN105099162A (zh) * 2015-07-06 2015-11-25 深圳东科半导体有限公司 一种复合型高效功率因数校正电路
CN107395145A (zh) * 2016-04-22 2017-11-24 恩智浦有限公司 放大器
CN107395145B (zh) * 2016-04-22 2023-06-20 汇顶科技(香港)有限公司 放大器
CN108233496A (zh) * 2016-12-15 2018-06-29 现代自动车株式会社 车辆充电器
CN108233496B (zh) * 2016-12-15 2023-04-18 现代自动车株式会社 车辆充电器
CN110994995A (zh) * 2019-12-31 2020-04-10 深圳芯智汇科技有限公司 一种适于四开关升降压变换器的自举驱动电路

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