CN102332836B - 一种pfc升压跟随电路 - Google Patents

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Abstract

一种PFC升压跟随电路，包括市电处理模块、PFC升压模块、高速开关管Q1、PFC控制芯片U1、PFC电压跟随模块和市电侦测模块，交流市电经过市电处理模块处理成直流电后输入PFC升压模块，PFC升压模块输出直流电至直流电输出端BUS给负载，PFC控制芯片U1控制高速开关管Q1通断，高速开关管Q1与PFC升压模块连接，市电侦测模块连接在市电处理模块的输出端上，侦测市电电压，市电侦测模块输出侦测信号给PFC电压跟随模块，PFC电压跟随模块连接在直流电输出端BUS上。本发明结构简单、通过增加简单的电压跟随电路，实现PFC电压的跟随，从而降低对实现电压变换的开关功率器件的冲击，使功率器件的寿命得到延长。

Description

一种PFC升压跟随电路
技术领域
    本发明公开一种升压跟随电路，特别是一种PFC升压跟随电路。
背景技术
    现有PFC 电路以采用BOOST拓扑结构来实现的居多，经BOOST拓扑结构进行升压后的BUS电压均为一个固定值，且基本都高达400V以上，在电压变换时，会对实现变换的功率开关器件产生很大应力影响，在实现宽电压输入范围，尤其是当输入电压处于低压时，对转换的功率器件应力影响更大，从而给电源整体的可靠性带来了风险，还会影响电源的使用寿命。
发明内容
针对上述提到的现有技术中的PFC电路在电压变换时对功率器件应力影响大的缺点，本发明提供一种新的PFC升压跟随电路，其采用PFC电压跟随模块和市电侦测模块，对市电电压进行侦测，并根据侦测结果是输出端的BUS电压实现跟随，解决上述问题。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种PFC升压跟随电路，升压跟随电路包括市电处理模块、PFC升压模块、高速开关管Q1、PFC控制芯片U1、PFC电压跟随模块和市电侦测模块，交流市电经过市电处理模块处理成直流电后输入PFC升压模块，PFC升压模块输出直流电至直流电输出端BUS给负载，PFC控制芯片U1控制高速开关管Q1通断，高速开关管Q1与PFC升压模块连接，市电侦测模块连接在市电处理模块的输出端上，侦测市电电压，市电侦测模块输出侦测信号给PFC电压跟随模块，PFC电压跟随模块连接在直流电输出端BUS上。
本发明解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：
所述的PFC升压模块采用PFC电感L2，PFC电感L2串联连接在市电处理模块和直流电输出端BUS之间，高速开关管Q1连接在PFC电感L2和直流电输出端BUS之间。
所述的市电侦测模块采用依次串联连接在电阻R1、电阻R2和电阻R3，电阻R1连接在市电处理模块输出端，电阻R3接地，电阻R2和电阻R3的公共点输出侦测信号给PFC电压跟随模块。
所述的PFC电压跟随模块包括三极管Q2、定向二极管D2和下拉电阻R6构成的线性放大电路，市电侦测模块输出侦测信号通过定向二极管D2连接在三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极与直流电输出端BUS连接。
所述的三极管Q2采用NPN型三极管。
所述的电阻R3并联连接有电容C4。
所述的三极管Q2的基极与地之间串联连接有电阻R4和电阻R5，电阻R4与三极管Q2的基极连接，电阻R5接地，定向二极管D2连接在电阻R4和电阻R5的公共端上，电容C5与电阻R5并联连接。
所述的升压跟随电路还包括反馈模块，反馈模块采样直流电输出端BUS的电压，并反馈给PFC控制芯片U1。
所述的市电处理模块包括EMI滤波模块、桥式整流模块和滤波模块，外接市电经过EMI滤波模块滤波后输出给桥式整流模块，经桥式整流模块整流成直流电后输出给滤波模块进行滤波，然后输出给PFC升压模块。
本发明的有益效果是：本发明结构简单，在成熟BOOST升压拓扑电路上实现PFC，通过增加简单的电压跟随电路，实现PFC电压的跟随，并由此得到PFC电压为一个在一定范围内基本呈线性变化的动态电压，从而有效降低对实现电压变换的开关功率器件的冲击，使功率器件的寿命得到延长。提高了电源整体的工作效率。
下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
附图说明
图1为本发明电路方框图。
图2为本发明电路原理图。
具体实施方式
本实施例为本发明优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本发明保护范围之内。
请参看附图1和附图2，本发明主要包括市电处理模块、PFC升压模块、高速开关管Q1、PFC控制芯片U1、PFC电压跟随模块和市电侦测模块，本实施例中，市电处理模块包括EMI滤波模块、桥式整流模块和滤波模块，外接市电经过EMI滤波模块滤波后输出给桥式整流模块，经桥式整流模块整流成直流电后输出给滤波模块进行滤波，然后输出给PFC升压模块，其中，EMI滤波模块包括电容CX1、电感L3和电容CX2，电容CX1、电感L3和电容CX2呈“H”型连接，桥式整流模块采用常规的整流桥，滤波模块包括电容C1、电容C2和电感L1A，电容C1、电容C2和电感L1A呈“π”型连接。交流市电经过市电处理模块处理成直流电后输入PFC升压模块，本实施例中，PFC升压模块采用PFC电感L2，PFC升压模块输出直流电至直流电输出端BUS给负载，PFC控制芯片U1的功能脚说明如下：
1       INV模拟量输入脚
2       COMP 模拟量反馈脚
3       MULT 乘法器输入脚
4       CS  输入电流检测脚
5       ZCD 零电流检测
6       GND 接地
7       GD 驱动输出控制
8       VCC 电源供给
控制高速开关管Q1通断，高速开关管Q1与PFC升压模块连接，本实施例中，PFC电感L2串联连接在市电处理模块和直流电输出端BUS之间，高速开关管Q1连接在PFC电感L2和直流电输出端BUS之间，市电侦测模块连接在市电处理模块的输出端上，侦测市电电压，本实施例中，市电侦测模块采用依次串联连接在电阻R1、电阻R2和电阻R3，电阻R1连接在市电处理模块输出端，电阻R3接地，电阻R2和电阻R3的公共点输出侦测信号给PFC电压跟随模块，市电侦测模块输出侦测信号给PFC电压跟随模块，PFC电压跟随模块连接在直流电输出端BUS上，本实施例中，PFC电压跟随模块包括三极管Q2、定向二极管D2和下拉电阻R6构成的线性放大电路，市电侦测模块输出侦测信号通过定向二极管D2连接在三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极与直流电输出端BUS连接，其中，三极管Q2采用NPN型三极管。本实施例中，与电阻R3并联连接有电容C4，三极管Q2的基极与地之间串联连接有电阻R4和电阻R5，电阻R4与三极管Q2的基极连接，电阻R5接地，定向二极管D2连接在电阻R4和电阻R5的公共端上，电容C5与电阻R5并联连接。本实施例中，升压跟随电路还包括反馈模块，反馈模块采样直流电输出端BUS的电压，并反馈给PFC控制芯片U1，本实施例中，反馈模块包括电阻R7、电阻R8和电阻R11，电阻R7连接在直流电输出端BUS上，采样输出电压，电阻R11连接在PFC控制芯片U1的反馈输入端上，电阻R8和电阻R11的公共端通过三极管Q2和电阻R6接地，输出电压经过电阻R7、电阻R8、三极管Q2和电阻R6分压后输入给PFC控制芯片U1，对输出进行控制。
本发明利用跟随原理实现直流电输出端BUS电压跟随交流市电AC整流后的直流电压，使DC-DC变换前的BUS电压为在一个固定范围内基本呈线性变化的动态电压，避免开关功率器件的(本实施例中为开关管Q1)VDS或VCE(功率开关器件一般为MOSFET或IGBT)在关断时始终处于高压状态，有效地降低对开关功率器件耐压要求及对元件的应力影响。
本发明在工作时，交流市电AC经整流后，在经PFC电路实现升压，通过简单的电阻（串联的电阻R1、电阻R2和电阻R3）分压实现对AC市电的侦测，交流市电AC电压变化时，侦测电压也随之变化，同时由于PFC电压跟随器的作用，使经过PFC电路的BUS电压与经过整流后的交流市电AC电压呈线性关系，实现BUS电压在一定范围内为呈线性变化的动态值，避免BUS电压一直处于高压状态，从而降低对变换功率管的功率损耗，因此使得电源效率得到提高。本实施例中，电阻R3上的电压即为侦测电压，当交流市电AC变化时，电阻R3上的电压随之变化，从而使三极管Q2基极电流也随之变化，通过选择设置合理外围元件参数，使三极管Q2工作在线性放大状态，三极管Q2与电阻R6串联后再与R5并联，故三极管Q2集电极C极的对地的电压VC(也即PFC控制芯片U1 Pin1脚的电压VINV)与电阻R3上的电压呈一定的线性关系。 VC的电压实际也为经过PFC电路后BUS电压一个分压器，故也代表了变换前BUS电压，从而实现BUS电压跟随AC整流后的电压。
本发明结构简单，在成熟BOOST升压拓扑电路上实现PFC，通过增加简单的电压跟随电路，实现PFC电压的跟随，并由此得到PFC电压为一个在一定范围内基本呈线性变化的动态电压，从而有效降低对实现电压变换的开关功率器件的冲击，使功率器件的寿命得到延长。提高了电源整体的工作效率。

Claims (8)

1.一种PFC升压跟随电路，其特征是：所述的升压跟随电路包括市电处理模块、PFC升压模块、高速开关管Q1、PFC控制芯片U1、PFC电压跟随模块和市电侦测模块，交流市电经过市电处理模块处理成直流电后输入PFC升压模块，PFC升压模块输出直流电至直流电输出端BUS给负载，PFC控制芯片U1控制高速开关管Q1通断，高速开关管Q1与PFC升压模块连接，市电侦测模块连接在市电处理模块的输出端上，侦测市电电压，市电侦测模块输出侦测信号给PFC电压跟随模块，PFC电压跟随模块连接在直流电输出端BUS上，所述的PFC电压跟随模块包括三极管Q2、定向二极管D2和下拉电阻R6构成的线性放大电路，市电侦测模块输出侦测信号通过定向二极管D2连接在三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极通过下拉电阻R6接地，三极管Q2的集电极与直流电输出端BUS连接，同时，三极管Q2的集电极通过电阻R11连接在PFC控制芯片U1的模拟量输入脚上。
2.根据权利要求1所述的PFC升压跟随电路，其特征是：所述的PFC升压模块采用PFC电感L2，PFC电感L2串联连接在市电处理模块和直流电输出端BUS之间，PFC电感L2和二极管D1阳极连接，二极管D1阴极连接直流电输出端BUS，高速开关管Q1连接在PFC电感L2和二极管D1的公共点和电阻R9之间，电阻R9另一端接地。
3.根据权利要求1所述的PFC升压跟随电路，其特征是：所述的市电侦测模块采用依次串联连接的电阻R1、电阻R2和电阻R3，电阻R1连接在市电处理模块输出端，电阻R3接地，电阻R2和电阻R3的公共点输出侦测信号给PFC电压跟随模块。
4.根据权利要求1所述的PFC升压跟随电路，其特征是：所述的三极管Q2采用NPN型三极管。
5.根据权利要求3所述的PFC升压跟随电路，其特征是：所述的电阻R3并联连接有电容C4。
6.根据权利要求1或4所述的PFC升压跟随电路，其特征是：所述的三极管Q2的基极与地之间串联连接有电阻R4和电阻R5，电阻R4与三极管Q2的基极连接，电阻R5接地，定向二极管D2连接在电阻R4和电阻R5的公共端上，电容C5与电阻R5并联连接。
7.根据权利要求1至5中任意一项所述的PFC升压跟随电路，其特征是：所述的升压跟随电路还包括反馈模块，反馈模块采样直流电输出端BUS的电压，并反馈给PFC控制芯片U1。
8.根据权利要求1至5中任意一项所述的PFC升压跟随电路，其特征是：所述的市电处理模块包括EMI滤波模块、桥式整流模块和滤波模块，外接市电经过EMI滤波模块滤波后输出给桥式整流模块，经桥式整流模块整流成直流电后输出给滤波模块进行滤波，然后输出给PFC升压模块。
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