CN105375753B - 一种后级反馈式有源pfc电路 - Google Patents
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Abstract
一种后级反馈式有源PFC电路，包括滤波电路，与滤波电路连接的整流电路，整流电路与PFC电路连接；PFC电路与开关电路连接，开关电路与输出电路连接。开关电路信号反馈给PFC电路，PFC电路包含续流二极管D2、信号反馈电路、电压钳位电路。整流电路，用于将交流市电转变成直流线电压；PFC电路，用于提高电路的功率因数，降低电路谐波电流；开关电路，用于将直流线电压转换成高频开关电压。本发明一种后级反馈式有源PFC电路，具备电路简单、不需要专用的PFC控制芯片、体积小、成本低的特点。该电路具有较高的功率因数，能有效降低电路谐波。
Description
技术领域
本发明涉及一种高PF值的开关电源电路，具体涉及一种后级反馈式有源PFC电路。
背景技术
目前的PFC有两种：一种为被动式PFC，也称无源PFC；一种为主动式PFC，也称有源式PFC。被动式PFC一般采用电感补偿方法，使交流输入的基波电流与电压之间相位差减小来提高功率因数，被动式PFC包括静音式被动PFC和非静音式被动PFC。被动式PFC的功率因数只能达到0.7～0.8，它一般在高压滤波电容附近。被动式PFC电路简单，但体积较大. 功率因数不高。
主动式PFC则由电感电容及电子元器件组成，体积小，通过专用IC去调整电流的波形，对电流电压间的相位差进行补偿。主动式PFC可以达到较高的功率因数──通常可达98%以上，但成本也相对较高。主动式PFC输出直流电压的纹波很小，这种电源不必采用很大容量的滤波电容。此外，主动式PFC通过专用IC去调整电流的波形，电路复杂，成本较高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种后级反馈式有源PFC电路，具备电路简单、不需要专用的PFC控制芯片、体积小、成本低的特点。该电路具有较高的功率因数，能有效降低电路谐波。
本发明所采用的技术方案是：
一种后级反馈式有源PFC电路，包括滤波电路，与滤波电路连接的整流电路，整流电路与PFC电路连接；PFC电路与开关电路连接，开关电路与输出电路连接。开关电路信号反馈给PFC电路，PFC电路包含续流二极管D2、信号反馈电路、电压钳位电路。整流电路，用于将交流市电转变成直流线电压；PFC电路，用于提高电路的功率因数，降低电路谐波电流；开关电路，用于将直流线电压转换成高频开关电压。
所述续流二极管D2，用于将反向电动势以电流的形式消耗掉；
电压钳位电路，用于将电压钳位在一个期望值；
信号反馈电路，用于将开关电路信号反馈给PFC电路工作。
在整流电路的正极输出端连接有电感L3、整流二极管D3、续流二极管D2、第一开关器件Q1、储能电容C1构成的APFC电路；
其中：电感L3一端连接续流二极管D2阳极，电感L3另一端连接整流二极管D3阳极，整流二极管D3阴极连接续流二极管D2阴极，整流二极管D3阳极连接第一开关器件Q1，第一开关器件Q1连接储能电容C1一端，续流二极管D2阴极连接储能电容C1另一端。
所述PFC电路的开关频率与开关电路的开关工作频率一致。
所述开关电路包括第二开关器件Q2、第三开关器件Q3，所述第二开关器件Q2、第三开关器件Q3的驱动信号为专用的驱动IC、或者是自激信号、或者是他激信号。
所述电压钳位电路包括三极管Q4、电阻R1、电阻R3，三极管Q4基极分别连接电阻R1一端、电阻R3一端，电阻R1一端连接电阻R3一端。
本发明一种后级反馈式有源PFC电路，技术效果如下：
1：具备电路简单、成本较低、具有较高的功率因数，能有效降低电路谐波。
2：无需专用的PFC芯片，避免电路过度复杂、体积大，PF值不高的缺点。具有低成本，小体积，输出功率大，适合所有对PF值有高要求的开关电路。
3：利用后级开关电路的信号实现主动式PFC功能和性能，既简化了电路、减少了成本又达到了主动式PFC较高的功率因数。
附图说明
图1是本发明的电路原理图。
具体实施方式
如图1所示，一种后级反馈式有源PFC电路，包括滤波电路，与滤波电路连接的整流电路，整流电路与PFC电路连接；PFC电路与开关电路连接，开关电路与输出电路连接；
开关电路信号反馈给PFC电路，PFC电路包含续流二极管D2、信号反馈电路、电压钳位电路。
整流电路，用于将交流市电转变成直流线电压；
PFC电路，用于提高电路的功率因数，降低电路谐波电流；
开关电路，用于将直流线电压转换成高频开关电压。
所述续流二极管D2，用于将反向电动势以电流的形式消耗掉；
电压钳位电路，用于将电压钳位在一个期望值；
信号反馈电路，用于将开关电路信号反馈给PFC电路工作。
所述PFC电路的开关频率直接使用后级开关电路的开关信号，所以它的工作频率与开关电路的开关工作频率一致。
所述开关电路包括第二开关器件Q2、第三开关器件Q3，所述第二开关器件Q2、第三开关器件Q3的驱动信号可以是不外加激励信号而自行产生的恒稳和持续的振荡的自激信号、或者是通过专用IC芯片提供的信号以及能产生一定开关频率的其他电路：比如无稳态震荡电路、单片机提供的开关信号等。
所述电压钳位电路包括三极管Q4、电阻R1、电阻R3，三极管Q4基极分别连接电阻R1一端、电阻R3一端，电阻R1一端连接电阻R3一端。
在整流电路的正极输出端连接有电感L3、整流二极管D3、续流二极管D2、第一开关器件Q1、储能电容C1构成的APFC电路。其中：电感L3一端连接续流二极管D2阳极，电感L3另一端连接整流二极管D3阳极，整流二极管D3阴极连接续流二极管D2阴极，整流二极管D3阳极连接第一开关器件Q1，第一开关器件Q1连接储能电容C1一端，续流二极管D2阴极连接储能电容C1另一端。
在第三开关器件Q3的驱动级用电阻R2，将驱动信号反馈给APFC电路的第一开关器件Q1， APFC电路开始工作，并经整流二极管D3整流后，加到储能电容C1上，当电压超过设定值（由R1、R3分压检测），三极管Q4导通，将第一开关器件Q1的驱动信号接地，APFC电路停止工作；当电压低于设定值，三极管Q4截止，第一开关器件Q1的驱动信号正常加载，APFC电路则继续工作，周而复始，将电压稳定在一个期望值。
第一开关器件Q1、第二开关器件Q2、第三开关器件Q3可以是功率型三极管、MOSFET或者IGBT。
本发明一种后级反馈式有源PFC电路，电气特点：
(1)：高效率：系统效率>85%；
(2)：体积小：与专用APFC芯片体积相当；
(3)：电路简单、调整点少：调整电阻R1、电阻R3的分压值即可；
(4)：安全：当开关电路出现故障，PFC电路也会同时停止工作，且电压钳位电路包括三极管Q4、电阻R1、电阻R3是独立的，不会因其他故障引起电压失控。
本发明一种后级反馈式有源PFC电路，设计参数：
工作电压：95~264Vac
PF值≥0.9
电流总谐波＜30。
Claims (1)
1.一种后级反馈式有源PFC电路，包括滤波电路，与滤波电路连接的整流电路，其特征在于：整流电路与PFC电路连接；PFC电路与开关电路连接，开关电路与输出电路连接；
开关电路信号反馈给PFC电路，PFC电路包含续流二极管D2、信号反馈电路、电压钳位电路；
整流电路，用于将交流市电转变成直流线电压；
PFC电路，用于提高电路的功率因数，降低电路谐波电流；
开关电路，用于将直流线电压转换成高频开关电压；
所述续流二极管D2，用于将反向电动势以电流的形式消耗掉；
电压钳位电路，用于将电压钳位在一个期望值；
信号反馈电路，用于将开关电路信号反馈给PFC电路工作；
在整流电路的正极输出端连接有电感L3、整流二极管D3、续流二极管D2、第一开关器件Q1、储能电容C1构成的APFC电路；其中：电感L3一端连接续流二极管D2阳极，电感L3另一端连接整流二极管D3阳极，整流二极管D3阴极连接续流二极管D2阴极，整流二极管D3阳极连接第一开关器件Q1，第一开关器件Q1连接储能电容C1一端，续流二极管D2阴极连接储能电容C1另一端；
所述PFC电路的开关频率与开关电路的开关工作频率一致；
所述开关电路包括第二开关器件Q2、第三开关器件Q3，所述第二开关器件Q2、第三开关器件Q3的驱动信号为：不外加激励信号而自行产生的恒稳和持续的振荡的自激信号、或者是通过专用IC芯片提供的信号以及能产生一定开关频率的无稳态震荡电路、单片机提供的开关信号；
所述电压钳位电路包括三极管Q4、电阻R1、电阻R3，三极管Q4基极分别连接电阻R1一端、电阻R3一端，电阻R1一端连接电阻R3一端；
在第三开关器件Q3的驱动级用电阻R2，将驱动信号反馈给APFC电路的第一开关器件Q1， APFC电路开始工作，并经整流二极管D3整流后，加到储能电容C1上，当电压超过设定值，由电阻R1、电阻R3分压检测，三极管Q4导通，将第一开关器件Q1的驱动信号接地，APFC电路停止工作；当电压低于设定值，三极管Q4截止，第一开关器件Q1的驱动信号正常加载，APFC电路则继续工作，周而复始，将电压稳定在一个期望值。
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