CN102738811B

CN102738811B - 一种有源功率因数校正电路

Info

Publication number: CN102738811B
Application number: CN201210226555.9A
Authority: CN
Inventors: 郑梁; 章洁; 卢林杰; 房媛媛
Original assignee: Hangzhou Dianzi University
Current assignee: Zhejiang Fengtu Electric Power Co ltd
Priority date: 2012-07-03
Filing date: 2012-07-03
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2032-07-03
Also published as: CN102738811A

Abstract

本发明涉及一种有源功率因数校正电路。本发明包括功率因数校正芯片U1、升压电感T1、开关管Q1、热敏电阻NTC、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第一滤波电容C1、第二滤波电容C2和第三滤波电容C3。本发明不但实现对高功率因数的校正，提高了电路的功率因数，有效音质电网谐波干扰，而且稳定输出电压、提高电源效率。

Description

一种有源功率因数校正电路

技术领域

本发明涉及一种有源功率因数校正电路，主要应用于LED驱动电路中，属于电子技术领域。

背景技术

功率因数指的是有效功率与总耗电量(视在功率)之间的关系，也就是有效功率除以总耗电量(视在功率)的比值。随着社会的发展，社会对电力的需求不断增长，大部分用电设备中，其工作电压直接取自交流电网。所以电网中会有许多电力电子装置、电磁设备和电子设备等非线性负载，使电网产生谐波电压和电流。而许多没有采取功率因数校正技术的AC-DC整流电路，输入电流波形呈尖脉冲状。因此，交流网侧功率因数只有0.5-0.7，电流的总谐波畸变（THD）很大，可超过100%（功率因数为0.999时，THD约为3%）。功率因数过低，对供电设备的输出增加了无功功率的比例，减少能源的使用效率，电子镇流器会产生一个大电流循环，热量积聚在电源总线，传输线绝缘层损坏，造成火灾；电流谐波含量高，高频率电子镇流器和电源谐波干扰，影响其正常工作。因此，提高功率因数，减少谐波的含量也就是功率因数校正成为开关电源领域中非常重要的研究方向。

发明内容

本发明的目的就是要克服现有技术的不足，提供一种新型的LED驱动的有源功率因数校正电路。

本发明包括功率因数校正芯片U1、升压电感T1、开关管Q1、热敏电阻NTC、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第一滤波电容C1、第二滤波电容C2、第三滤波电容C3、第四滤波电容C4、第五滤波电容C5、第六滤波电容C6、第七滤波电容C7、第一整流二极管D1、第二稳压二极管D2、第三升压二极管D3。

功率因数校正芯片U1的1脚与第五滤波电容C5的一端、第六滤波电容C6的一端、第十六电阻R16的一端、第十七电阻R17的一端、第十五电阻R15的一端连接；功率因数校正芯片U1的2脚与第五滤波电容C5的另一端、第九电阻R9的一端连接；第九电阻R9的另一端与第六滤波电容C6的另一端连接；功率因数校正芯片U1的3脚与第二电阻R2的一端、第三电阻R3的一端、第一滤波电容C1的一端连接；功率因数校正芯片U1的4脚与第十电阻R10的一端连接；功率因数校正芯片U1的5脚与第七电阻R7的一端连接；功率因数校正芯片U1的6脚与第二稳压二极管D2的阳极、接地端连接；功率因数校正芯片U1的7脚与第八电阻R8的一端连接；功率因数校正芯片U1的8脚与第二滤波电容C2一端、第三滤波电容C3的一端、第五电阻R5的一端、第一整流二极管D1的阴极连接。

升压电感T1初级线圈的一端与第四电阻R4的一端、第一电阻R1的一端、电压输入端Vin连接；升压电感T1初级线圈的另一端与第三升压二极管D3的阳极、开关管Q1的漏极连接；升压电感T1次级线圈的一端与第六电阻R6的一端、第七电阻R7的另一端连接；升压电感T1次级线圈的另一端与接地端连接。

开关管Q1的栅极与第八电阻R8的另一端、第十三电阻R13的一端连接；开关管Q1的源极与第十电阻R10的另一端、第十一电阻R11的一端、第十二电阻R12的一端、第十三电阻R13的另一端连接。

第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的另一端连接，第四电阻R4的另一端与第五电阻R5的另一端连接，第四滤波电容C4的一端与第一整流二极管D1的阳极、第二稳压二极管D2的阴极连接，第四滤波电容C4的另一端和第六电阻R6的另一端连接，热敏电阻NTC的一端与第三升压二极管D3的阴极连接，热敏电阻NTC的另一端与第十四电阻R14的一端、第七滤波电容C7的一端连接，第十四电阻R14的另一端与第十五电阻R15的另一端连接，第三电阻R3的另一端、第一滤波电容C1的另一端、第二滤波电容C2的另一端、第三滤波电容C3的另一端、第十一电阻R11的另一端、第十二电阻R12的另一端、第十六电阻R16的另一端、第十七电阻R17的另一端、第七滤波电容C7的另一端与接地端连接，Vin端接经过整流滤波后的电压，第七滤波电容C7的两端作为输出。

本发明不但实现对高功率因数的校正，提高了电路的功率因数，有效音质电网谐波干扰，而且稳定输出电压、提高电源效率。

附图说明

图1是本发明电路图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明包括功率因数校正芯片U1、升压电感T1、开关管Q1、热敏电阻NTC、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第一滤波电容C1、第二滤波电容C2、第三滤波电容C3、第四滤波电容C4、第五滤波电容C5、第六滤波电容C6、第七滤波电容C7、第一整流二极管D1、第二稳压二极管D2、第三升压二极管D3。

功率因数校正芯片U1为L6562A，第一滤波电容C1和第三滤波电容C3的容量值为0.01uF,第二滤波电容C2的采用22uf/25V，第五滤波电容C5的容量值为0.1uF,第六滤波电容C6容量值为1uF，第二电阻R2的阻值为1MΩ、第三电阻R3阻值为15KΩ，第五电阻R5的阻值为270KΩ，第七电阻R7的阻值为47KΩ，第八电阻R8的阻值为20Ω，第九电阻R9的阻值为10KΩ，第十电阻R10的阻值为0.1Ω，第一整流二极管D1为IN4147，第二稳压二极管D2为1N5248B。

当开关管导通时，电感线圈中的电流呈线性增加，能量由电能转化成磁能，储存电感内，此时由输出电容向负载提供需要的能量；当开关管关断时，因电感的作用，电感电流不能突变，此时电感感应的电压极性相反且输入电压串联后向负载和电容提供能量，而开关管漏极电压悬浮在高压上，随着电感放电到零，开关管电压漏极电压迅速降低到瞬时线电压以下，通过零电流检测后，开光管导通，进入下一个周期。

升压电感T1选择PC44材质的PQ3220磁芯、初级线圈采用48匝直径为0.31mm的漆包线、次级线圈采用5匝直径为0.31mm漆包线，开关管Q1选择STP12NM50，第一电阻R1的阻值为1MΩ，第四电阻R4的阻值为270KΩ，第六电阻R6的阻值为50Ω，第八电阻R8的阻值为20Ω，第十一电阻R11和第十二电阻R12采用0.33Ω/2W的功率电阻、第十三电阻R13的的阻值为10KΩ，第三升压二极管D3采用超快速恢复二极管STTH5L06。

第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的另一端连接，第四电阻R4的另一端与第五电阻R5的另一端连接，第四滤波电容C4的另一端和第六电阻R6的另一端连接，热敏电阻NTC的一端与第三升压二极管D3的阴极连接，热敏电阻NTC的另一端与第十四电阻R14的一端、第七滤波电容C7的一端连接，第十四电阻R14的另一端与第十五电阻R15的另一端连接，第三电阻R3的另一端、第一滤波电容C1的另一端、第二滤波电容C2的另一端、第三滤波电容C3的另一端、第十一电阻R11的另一端、第十二电阻R12的另一端、第十六电阻R16的另一端、第十七电阻R17的另一端、第七滤波电容C7的另一端与接地端连接，Vin端接经过整流滤波后的电压，第七滤波电容C7的两端作为输出。

第四滤波电容C4的电容值为10nF，第七滤波电容C7采用100uF/450V的电解电容，第十四电阻R14的阻值为1MΩ,第十五电阻R15的阻值为1MΩ，第十六电阻R16的阻值为15KΩ，第十七电阻R17的阻值为82KΩ,热敏电阻NTC阻值为2.5Ω。

在图1中，功率因数校正芯片L6562A的5脚是零电流检测输入端，接在升压电感的次级线圈一端，因而检测到的是电感电流，即外电源流入负载的电流。当电感电流为零时，5脚的输出翻转，将内部的RS触发器置“1”，功率因数校正芯片L6562A的7脚输出高电平，使开关管Q1导通。功率因数校正的输出电压经第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17分压采样，通过功率因数校正芯片L6562A的1脚输入到误差放大器的反相端。该电压经误差放大器放大后，与功率因数校正芯片L6562A的3脚输入的电压值在乘法器中相乘。乘法器的输出与功率因数校正芯片L6562A的4脚输入的开关管Q1的电流比较。

当输入开关管Q1的电流值大于乘法器输出的电流值时，将RS触发器置“0”，功率因数校正芯片L6562A的7脚输出电平翻转，关断Q1。因此，乘法器的输出电流是通过Q1的电流的门限值，该门限值随输入电压的变化近似呈现正弦规律变化。当开关管Q1关断后，升压电感的一侧的电流逐渐减小，当此电流接近零时，又导致功率因数校正芯片L6562A的5脚输出翻转，将RS触发器置“1”，开关管Q1导通。使交流输入的基波电流与电压之间相位差减小，从而提高功率因数。

第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3构成电阻分压网络，用以确定输入电压的波形与相位，第一电容C1用以虑除3号引脚的高频干扰信号；升压电感T1的一个副边绕组，一方面通过第七电阻R7将电感电流过零信号传递到功率因数校正芯片L6562A的5脚，另一方面作为芯片正常工作时的电源；功率因数校正芯片L6562A驱动信号通过第十八电阻R8和第十三电阻R13连到MOS管的门极；第十一电阻R11和第十二电阻R12作为电感电流检测电阻，用以采样电感电流的上升沿(MOS管电流)，该电阻一端接于系统地，另一端同时接在开关管Q1的源极，同时经第十电阻R10接至芯片的4脚；第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16和第十七电阻R17构成电阻分压网络，同时形成输出电压的负反馈回路；第五电容C5连接于芯片1、2脚之间，以组成电压环的补偿网络；第六电阻R6，第四电容C4，二极管D1，稳压管D2和升压电感T1的副边则共同构成芯片电源。

Claims

1.一种有源功率因数校正电路，其特征在于：包括功率因数校正芯片U1、升压电感T1、开关管Q1、热敏电阻NTC、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第一滤波电容C1、第二滤波电容C2、第三滤波电容C3、第四滤波电容C4、第五滤波电容C5、第六滤波电容C6、第七滤波电容C7、第一整流二极管D1、第二稳压二极管D2和第三升压二极管D3，所述的功率因数校正芯片U1的型号为L6562A；

功率因数校正芯片U1的1脚与第五滤波电容C5的一端、第六滤波电容C6的一端、第十六电阻R16的一端、第十七电阻R17的一端、第十五电阻R15的一端连接；功率因数校正芯片U1的2脚与第五滤波电容C5的另一端、第九电阻R9的一端连接；功率因数校正芯片U1的3脚与第二电阻R2的一端、第三电阻R3的一端、第一滤波电容C1的一端连接；功率因数校正芯片U1的4脚与第十电阻R10的一端连接；功率因数校正芯片U1的5脚与第七电阻R7的一端连接；功率因数校正芯片U1的6脚与第二稳压二极管D2的阳极、接地端连接；功率因数校正芯片U1的7脚与第八电阻R8的一端连接；功率因数校正芯片U1的8脚与第二滤波电容C2一端、第三滤波电容C3的一端、第五电阻R5的一端、第一整流二极管D1的阴极连接；

升压电感T1初级线圈的一端与第四电阻R4的一端、第一电阻R1的一端、电压输入端Vin连接；升压电感T1初级线圈的另一端与第三升压二极管D3的阳极、开关管Q1的漏极连接；升压电感T1次级线圈的一端与第六电阻R6的一端、第七电阻R7的另一端连接；升压电感T1次级线圈的另一端与接地端连接；

开关管Q1的栅极与第八电阻R8的另一端、第十三电阻R13的一端连接；开关管Q1的源极与第十电阻R10的另一端、第十一电阻R11的一端、第十二电阻R12的一端、第十三电阻R13的另一端连接；

第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的另一端连接，第四电阻R4的另一端与第五电阻R5的另一端连接，第四滤波电容C4的一端与第一整流二极管D1的阳极、第二稳压二极管D2的阴极连接，第四滤波电容C4的另一端和第六电阻R6的另一端连接，第九电阻R9的另一端与第六滤波电容C6的另一端连接，热敏电阻NTC的一端与第三升压二极管D3的阴极连接，热敏电阻NTC的另一端与第十四电阻R14的一端、第七滤波电容C7的一端连接，第十四电阻R14的另一端与第十五电阻R15的另一端连接，第三电阻R3的另一端、第一滤波电容C1的另一端、第二滤波电容C2的另一端、第三滤波电容C3的另一端、第十一电阻R11的另一端、第十二电阻R12的另一端、第十六电阻R16的另一端、第十七电阻R17的另一端、第七滤波电容C7的另一端与接地端连接，电压输入端Vin接经过整流滤波后的电压，第七滤波电容C7的两端作为输出。