CN103683899B - 一种双极性输出的pfc拓扑电路及实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明创造提供一种双极性输出的PFC拓扑电路，包括与市电串接的Boost升压电感L1，与该Boost升压电感L1串接的极性校正整流桥，与极性校正整流桥并联的同步整流电路，升压MOS管Q1的漏极分别接极性校正整流桥中第一二极管D1的阴极和第三二极管D3的阴极；升压MOS管Q1的源极分别接极性校正整流桥中第二二极管D2的阳极和第四二极管D4的阳极。升压MOS管Q1的源极和漏极之间并联一稳压二极管和一第一电容，该稳压二极管的阴极接升压MOS管Q1的漏极，稳压二极管的阳极接升压MOS管Q1的源极。为UPS后级逆变电路的电路选择提供了更广泛的选择空间，适合在新型小型化产品的应用。

Description

一种双极性输出的PFC拓扑电路及实现方法
技术领域
本发明创造涉及一种输出电路，特别是一种双极性输出的PFC拓扑电路及其实现方法。
背景技术
UPS(不间断电源)、变频器等产品主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备提供不间断的电力供应，应用场合和领域都很广泛。传统电源输入侧直接接在电网上，电网通过不控整流后作为直流电给后级提供电能。二极管不控整流没有对网侧电流进行控制，会使网侧输入电流谐波含量相当高。所以这种结构的电源在工作时的网侧功率因数很低，这样就对电网造成了谐波污染。在提倡清洁使用能源的今天，这样的装置显然不符合绿色能源的要求。功率因数校正就是针对功率因数低的电力电子装置，通过控制电压电流相位关系，提高电力电子装置工作时的功率因数。传统的双极性输出的PFC拓扑电路设置在全波整流器与滤波电容之间，处理的是馒头型半波电压，按照通常的PFC拓扑电路的设置，一般只能获得单极的母线电压，如果想产生正负对称的母线电压，则需要对市电进行倍压整流，然后在进行双Boost升压电路，需要多重控制和较多的磁性元件，对产品的可靠性、体积、效率都存在影响。
发明内容
本发明创造要解决的问题是提供一种双极性输出的PFC拓扑电路及其实现方法，降低了PFC控制过程中的器件数量，可以更容易的获得正，负母线电压，为UPS、变频器等后级逆变电路的电路选择提供了更广泛的选择空间。
为解决上述技术问题，本发明创造采用的技术方案是：一种双极性输出的PFC拓扑电路，包括：
一与市电串接的Boost升压电感L1；
一与该Boost升压电感L1串接的极性校正整流桥；
一升压MOS管Q1，该升压MOS管Q1的漏极分别接极性校正整流桥中第一二极管D1的阴极和第三二极管D3的阴极；升压MOS管Q1的源极分别接极性校正整流桥中第二二极管D2的阳极和第四二极管D4的阳极；
一与极性校正整流桥并联的同步整流电路。
进一步，升压MOS管Q1的源极和漏极之间并联一稳压二极管和一第一电容，该稳压二极管的阴极接升压MOS管Q1的漏极，稳压二极管的阳极接升压MOS管Q1的源极。
进一步，Boost升压电感L1分别串接同步整流电路中第一同步整流MOS管Q2的源极和第二同步整流MOS管Q3的漏极；第一同步整流MOS管Q2的漏极和极性校正整流桥中第四二极管D4的阴极之间串联一第三电容C3，并且第一同步整流MOS管Q2的漏极连接输出BUS+；第二同步整流MOS管Q3的源极和极性校正整流桥中第三二极管D3的阳极之间串联一第五电容C5，并且第二同步整流MOS管Q3的源极连接输出BUS-；第一同步整流MOS管Q2的源极和漏极之间并联一第一钳位二极管和第二电容，第一同步整流MOS管Q2的源极接第一钳位二极管的阳极，第一同步整流MOS管Q2的漏极接第一钳位二极管的阴极；第二同步整流MOS管Q3的源极和漏极之间并联一第二钳位二极管和第四电容，第二同步整流MOS管Q3的源极接第二钳位二极管的阳极，第二同步整流MOS管Q3的漏极接第一钳位二极管的阴极。采用同步整流技术，用MOS管取代PFC升压二极管，对第一同步整流MOS管Q2驱动信号进行控制，实现零电压开通。
采用该双极性输出的PFC拓扑电路实现双极性输出的方法，在市电输入与全桥整流电路之间串接该PFC拓扑电路，用于处理正弦电压得到正，负母线输出电压。
本发明创造具有的优点和积极效果是：将本发明创造中PFC拓扑电路设置在市电输入与全桥整流电路之间，同时处理的是正弦电压，并且在功率管与市电输入控制点之间有一只做极性校正用的整流桥，使得可以产生正负对称的母线电压，为UPS、变频器等后级逆变电路的电路选择提供了更广泛的选择空间。并采用同步整流技术，用MOS管取代PFC升压二极管，对电源的整体效率，电源的可靠性都有提高，适合在新型小型化产品中的应用。
本发明创造具有以下特点：
(1)通过将PFC拓扑电路放置在市电输入与全桥整流电路之间，处理正弦电压，可以只利用一个电感，就可以得到正，负母线电压。相对于图1的控制方式，可以节省电感的数量，减小产品的重量。
(2)双母线升压可以产生正负母线电压，在后续的逆变电路里，如果选用单母线电压的逆变电路即只需要正负母线电压上升至原先的一半电压，或者可以选择更多的双电压控制拓扑结构。
(3)利用同步整流的控制方式，可以实现同步整流MOS管Q2和Q3的软开关，提高电源的效率，增强电源的可靠性。
附图说明
图1是传统的双极性电源PFC拓扑电路的示意图；
图2是本发明创造双极性输出的PFC拓扑电路示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明创造的技术方案做详细说明。
如图2所示，一种双极性输出的PFC拓扑电路，包括与市电串接的Boost升压电感L1，与该Boost升压电感L1串接的极性校正整流桥，与极性校正整流桥并联的同步整流电路，升压MOS管Q1的漏极分别接极性校正整流桥中第一二极管D1的阴极和第三二极管D3的阴极；升压MOS管Q1的源极分别接极性校正整流桥中第二二极管D2的阳极和第四二极管D4的阳极。升压MOS管Q1的源极和漏极之间并联一稳压二极管和一第一电容，该稳压二极管的阴极接升压MOS管Q1的漏极，稳压二极管的阳极接升压MOS管Q1的源极。Boost升压电感L1分别串接同步整流电路中第一同步整流MOS管Q2的源极和第二同步整流MOS管Q3的漏极；第一同步整流MOS管Q2的漏极和极性校正整流桥中第四二极管D4的阴极之间串联一第三电容C3，并且第一同步整流MOS管Q2的漏极连接输出BUS+；第二同步整流MOS管Q3的源极和极性校正整流桥中第三二极管D3的阳极之间串联一第五电容C5，并且第二同步整流MOS管Q3的源极连接输出BUS-；第一同步整流MOS管Q2的源极和漏极之间并联一第一钳位二极管和第二电容，第一同步整流MOS管Q2的源极接第一钳位二极管的阳极，第一同步整流MOS管Q2的漏极接第一钳位二极管的阴极；第二同步整流MOS管Q3的源极和漏极之间并联一第二钳位二极管和第四电容，第二同步整流MOS管Q3的源极接第二钳位二极管的阳极，第二同步整流MOS管Q3的漏极接第一钳位二极管的阴极。
该PFC拓扑电路设置在市电输入与全桥整流电路之间，同时处理的是正弦电压，并且在功率管与市电输入控制点之间有一只做极性校正用的整流桥，使得可以产生正负对称的母线电压，为UPS、变频器等后级逆变电路的电路选择提供了更广泛的选择空间。并采用同步整流技术，用升压MOS管取代PFC升压二极管，对同步整流MOS驱动信号进行控制，实现零电压开通。
当产品开始工作时，市电产生正半周输出，升压MOS管Q1管导通时，电流通过Boost升压电感L1，极性校正整流桥第一二极管D1，第四二极管D4，升压MOS管Q1形成回路，Boost升压电感L1上储存能量，输出端通过第三电容C3对负载提供能量，保持正相端母线电压。当升压MOS管Q1管关断时，Boost升压电感L1上能量通过第一同步整流MOS管Q2向输出端释放，通过调节第一同步整流MOS管Q2的开通状态，在升压MOS管Q1关断后，Boost升压电感L1电流对升压MOS管Q1的结电容进行充电，使第一同步整流MOS管Q2的结电容进行放电，第一同步整流MOS管Q2的漏极电压线性下降，当漏极电压下降到零之后，第一同步整流MOS管Q2的第一钳位二极管就导通，将第一同步整流MOS管Q2的漏极电压钳位在零电压状态，这时，第一同步整流MOS管Q2的门极输入高电压，第一同步整流MOS管Q2实现零电压开通，Boost升压电感L1和第三电容C3同时向负载输出能量。最终形成稳定的正向母线电压。在市电输出负向电压时，电流依然可以通过Boost升压电感L1，极性校正整流桥第二二极管D2，第三二极管D3，升压MOS管Q1形成回路。通过这样的控制电路，便可以只利用一个Boost升压电感L1和极性校正整流桥对输出电压进行双向调节，得到正负母线电压。再通过对续流MOS管Q2和Q3的控制，对续流MOS管Q2和Q3的门极开启电压的时间进行控制，使得续流MOS管Q2和Q3的漏极电压下降到零时后再导通，最终实现软开关的同步整流效果。通过对方案的验证，产品在只利用一个电感的同时，相对于使用两个电感的双Boost电路，仍能实现双向母线电压，而且重量和体积更小。采用同步整流之后，较少了MOS管的开关损耗，提高了产品的效率，使用于现代产品发展的需要。
以上对本发明创造的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明创造范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (3)

1.一种双极性输出的PFC拓扑电路，其特征在于：包括：
一与市电串接的Boost升压电感L1；
一与该Boost升压电感L1串接的极性校正整流桥；
一升压MOS管Q1，该升压MOS管Q1的漏极分别接极性校正整流桥中第一二极管D1的阴极和第三二极管D3的阴极；升压MOS管Q1的源极分别接极性校正整流桥中第二二极管D2的阳极和第四二极管D4的阳极；
一与极性校正整流桥并联的同步整流电路；
Boost升压电感L1分别串接同步整流电路中第一同步整流MOS管Q2的源极和第二同步整流MOS管Q3的漏极；第一同步整流MOS管Q2的漏极和极性校正整流桥中第四二极管D4的阴极之间串联一第三电容C3，并且第一同步整流MOS管Q2的漏极连接输出BUS+；第二同步整流MOS管Q3的源极和极性校正整流桥中第三二极管D3的阳极之间串联一第五电容C5，并且第二同步整流MOS管Q3的源极连接输出BUS-；第一同步整流MOS管Q2的源极和漏极之间并联一第一钳位二极管和第二电容，第一同步整流MOS管Q2的源极接第一钳位二极管的阳极，第一同步整流MOS管Q2的漏极接第一钳位二极管的阴极；第二同步整流MOS管Q3的源极和漏极之间并联一第二钳位二极管和第四电容，第二同步整流MOS管Q3的源极接第二钳位二极管的阳极，第二同步整流MOS管Q3的漏极接第一钳位二极管的阴极。
2.根据权利要求1所述的双极性输出的PFC拓扑电路，其特征在于：升压MOS管Q1的源极和漏极之间并联一稳压二极管和一第一电容，该稳压二极管的阴极接升压MOS管Q1的漏极，稳压二极管的阳极接升压MOS管Q1的源极。
3.采用权利要求2所述的双极性输出的PFC拓扑电路实现双极性输出的方法，其特征在于：在市电输入与全桥整流电路之间串接该PFC拓扑电路，用于处理正弦电压得到正，负母线输出电压。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201063536Y (zh) * 2007-07-09 2008-05-21 肖卫华 一种具有有源功率因数校正的电源转换器
CN101860191A (zh) * 2009-04-07 2010-10-13 台达电子工业股份有限公司 单相与三相双重升降压功率因数校正电路及其控制方法
CN102263517A (zh) * 2010-05-27 2011-11-30 西门子公司 一种交流直流转换器
CN202586739U (zh) * 2012-04-01 2012-12-05 Tcl空调器(中山)有限公司 有源功率因素校正控制电路及变频空调器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201063536Y (zh) * 2007-07-09 2008-05-21 肖卫华 一种具有有源功率因数校正的电源转换器
CN101860191A (zh) * 2009-04-07 2010-10-13 台达电子工业股份有限公司 单相与三相双重升降压功率因数校正电路及其控制方法
CN102263517A (zh) * 2010-05-27 2011-11-30 西门子公司 一种交流直流转换器
CN202586739U (zh) * 2012-04-01 2012-12-05 Tcl空调器(中山)有限公司 有源功率因素校正控制电路及变频空调器

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