CN106849687B - 双路lc振荡实现无源功率因数校正的双反激电源 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电源技术。本发明是要解决现有双反激电源的功率因数校正需要有源电路校正的问题，提供了一种双路LC振荡实现无源功率因数校正的双反激电源，其技术方案可概括为：双路LC振荡实现无源功率因数校正的双反激电源包括交流电源的整流器件、滤波电容、两路高频滤波电路、两路反激开关电源及两路附加续流校正电路，其中，两路反激开关电源的两个开关变压器的初级线圈正端连接，且与滤波电容的正极连接，滤波电容的负极接地，两路高频滤波电路、两路附加续流校正电路与两路反激开关电源一一对应。本发明的有益效果是，实现简单，成本低廉，适用于双反激电源。

Description

双路LC振荡实现无源功率因数校正的双反激电源
技术领域
本发明涉及电源技术，特别涉及具备功率因数校正的双反激电源技术。
背景技术
随着液晶显示技术的不断发展，50寸以上大尺寸、4K×2K以上高分辨率等液晶电视逐渐开始普及，液晶电视的整机消耗功率也随之增大，这就需要液晶电视电源增加输出功率，同时具有功率因素校正功能。这类大功率电源输入电流谐波失真低，有助于提高电网的供电效率，且其并非仅用于液晶电视，还可应用于各种所需要的电器设备。
目前现有的大功率液晶电视电源，其一般包括双反激电源，其功率因数校正技术，全部都采用有源电路校正技术，有源功率因数校正电路是由集成芯片控制MOS管，通过电感和二极管进行升压的有源电路，电路根据电源负载功率的变化调整集成芯片的输出电流保证升压电路的稳定，从而使得交流电源的负载保持线性特性，进而减少交流电源输入电流的谐波成分，保持电网电压的稳定，提高电网的供电效率。有源功率因数校正电路采用的反馈控制方式，其特点是控制精度较高，工作性能稳定，校正效果明显，不足是控制电路复杂，使用器件较多，需要专门的集成控制芯片(上述集成芯片)和大功率MOS管，电路成本高、占用印制板面积大、参数调试复杂，且开发周期长。现有的双反激电源一般包括一个交流电源的整流器件，一路或两路高频滤波电路及两路反激开关电源，反激开关电源包括开关变压器及电源开关MOS管，开关变压器具有初级线圈正端绕组、初级线圈中间绕组及初级线圈负端绕组，其中，初级线圈正端绕组的两端，一端作为初级线圈正端，另一端与初级线圈中间绕组连接，初级线圈中间绕组与初级线圈正端绕组连接的一端可称为初级线圈中间绕组的前端，另一端可称为初级线圈中间绕组的后端，与初级线圈负端绕组的一端相连，初级线圈负端绕组的另一端与电源开关MOS管连接，初级线圈正端一般与一个滤波电容的正极连接，滤波电容的负极接地，高频滤波电路一般包括高频滤波电容、高频整流二极管、去关断尖峰电路及去导通尖峰电路，交流电源的整流器件的输出端与高频滤波电容的一端及高频整流二极管的正极连接，高频滤波电容的另一端接地，去关断尖峰电路由电阻一及电容一串联组成，其一端与高频整流二极管的正极连接，另一端与高频整流二极管的负极连接，去导通尖峰电路由电阻二及电容二串联组成，一端与高频整流二极管的负极连接，另一端接地，高频整流二极管的负极作为高频滤波电路的输出端。
发明内容
本发明的目的是要解决目前双反激电源的功率因数校正需要有源电路校正的问题，提供了一种双路LC振荡实现无源功率因数校正的双反激电源。
本发明解决其技术问题，采用的技术方案是，双路LC振荡实现无源功率因数校正的双反激电源，包括交流电源的整流器件、两路高频滤波电路及两路反激开关电源，所述反激开关电源包括开关变压器，其特征在于，还包括滤波电容及两路附加续流校正电路，所述两路反激开关电源的两个开关变压器的初级线圈正端连接，且与滤波电容的正极连接，滤波电容的负极接地，两路高频滤波电路、两路附加续流校正电路与两路反激开关电源一一对应，附加续流校正电路包括振荡电感、振荡电容及续流二极管，所述一路附加续流校正电路的振荡电感的一端与与其对应的高频滤波电路的输出端连接，另一端与该路附加续流校正电路的振荡电容的一端及该路附加续流校正电路的续流二极管的正极连接，该续流二极管的负极与与其对应的反激开关电源的开关变压器的初级线圈中间绕组的前端连接，该初级线圈中间绕组的后端与该路附加续流校正电路的振荡电容的另一端连接。
具体的，所述两路高频滤波电路中，一路高频滤波电路称为第一高频滤波电路，另一路高频滤波电路称为第二高频滤波电路；
所述第一高频滤波电路包括高频滤波电容、高频整流二极管一、去关断尖峰电路一及去导通尖峰电路一，交流电源的整流器件的输出端与高频滤波电容的一端及高频整流二极管一的正极连接，高频滤波电容的另一端接地，去关断尖峰电路由电阻一及电容一串联组成，其一端与高频整流二极管一的正极连接，另一端与高频整流二极管一的负极连接，去导通尖峰电路由电阻二及电容二串联组成，一端与高频整流二极管一的负极连接，另一端接地，高频整流二极管一的负极作为第一高频滤波电路的输出端；
所述第二高频滤波电路包括高频整流二极管二、去关断尖峰电路二及去导通尖峰电路二，交流电源的整流器件的输出端与高频整流二极管二的正极连接，去关断尖峰电路由电阻三及电容三串联组成，其一端与高频整流二极管二的正极连接，另一端与高频整流二极管二的负极连接，去导通尖峰电路由电阻四及电容四串联组成，一端与高频整流二极管二的负极连接，另一端接地，高频整流二极管二的负极作为第二高频滤波电路的输出端。
进一步的，反激开关电源包括开关变压器及电源开关MOS管，开关变压器具有初级线圈正端绕组、初级线圈中间绕组及初级线圈负端绕组，所述初级线圈正端绕组的两端，一端作为初级线圈正端，另一端与初级线圈中间绕组连接，初级线圈中间绕组与初级线圈正端绕组连接的一端可称为初级线圈中间绕组的前端，另一端可称为初级线圈中间绕组的后端，与初级线圈负端绕组的一端相连，初级线圈负端绕组的另一端与电源开关MOS管连接。
本发明的有益效果是，在本发明方案中，通过上述双路LC振荡实现无源功率因数校正的双反激电源，提供了一种低成本的具有功率因数校正的双反激电源，其实现简单，成本低廉，且其工作状态稳定，参数调整方便。
附图说明
图1为本发明实施例中双路LC振荡实现无源功率因数校正的双反激电源的电路示意图。
其中，DP为交流电源的整流器件，Ca为高频滤波电容，Da为高频整流二极管一，Da1为高频整流二极管二，Rb为电阻一，Cb为电容一，Rc为电阻二，Cc为电容二，Rb1为电阻三，Cb1为电容三，Rc1为电阻四，Cc1为电容四，L1为振荡电感一，C2为振荡电容一，L2为振荡电感二，C3为振荡电容二，C为滤波电容，D2为续流二极管一，D3为续流二极管二，T1为开关变压器一，T2为开关变压器二，Q1为电源开关MOS管一，Q2为电源开关MOS管二，Lp1-1为开关变压器一的初级线圈正端绕组，Lp1-2为开关变压器一的初级线圈中间绕组，Lp1-3为开关变压器一的初级线圈负端绕组，Lp2-1为开关变压器二的初级线圈正端绕组，Lp2-2为开关变压器二的初级线圈中间绕组，Lp2-3为开关变压器二的初级线圈负端绕组。
具体实施方式
下面结合附图及实施例，详细描述本发明的技术方案。
本发明所述双路LC振荡实现无源功率因数校正的双反激电源，包括交流电源的整流器件、滤波电容、两路高频滤波电路、两路反激开关电源及两路附加续流校正电路，反激开关电源包括开关变压器，其中，两路反激开关电源的两个开关变压器的初级线圈正端连接，且与滤波电容的正极连接，滤波电容的负极接地，两路高频滤波电路、两路附加续流校正电路与两路反激开关电源一一对应，附加续流校正电路包括振荡电感、振荡电容及续流二极管，一路附加续流校正电路的振荡电感的一端与与其对应的高频滤波电路的输出端连接，另一端与该路附加续流校正电路的振荡电容的一端及该路附加续流校正电路的续流二极管的正极连接，该续流二极管的负极与与其对应的反激开关电源的开关变压器的初级线圈中间绕组的前端连接，该初级线圈中间绕组的后端与该路附加续流校正电路的振荡电容的另一端连接。
实施例
本发明实施例的双路LC振荡实现无源功率因数校正的双反激电源，包括交流电源的整流器件、滤波电容、两路高频滤波电路、两路反激开关电源及两路附加续流校正电路，反激开关电源包括开关变压器，其中，两路反激开关电源的两个开关变压器的初级线圈正端连接，且与滤波电容的正极连接，滤波电容的负极接地，两路高频滤波电路、两路附加续流校正电路与两路反激开关电源一一对应，附加续流校正电路包括振荡电感、振荡电容及续流二极管，一路附加续流校正电路的振荡电感的一端与与其对应的高频滤波电路的输出端连接，另一端与该路附加续流校正电路的振荡电容的一端及该路附加续流校正电路的续流二极管的正极连接，该续流二极管的负极与与其对应的反激开关电源的开关变压器的初级线圈中间绕组的前端连接，该初级线圈中间绕组的后端与该路附加续流校正电路的振荡电容的另一端连接。
本例中，两路高频滤波电路中，一路高频滤波电路称为第一高频滤波电路，另一路高频滤波电路称为第二高频滤波电路，第一高频滤波电路包括高频滤波电容、高频整流二极管一、去关断尖峰电路一及去导通尖峰电路一，交流电源的整流器件的输出端与高频滤波电容的一端及高频整流二极管一的正极连接，高频滤波电容的另一端接地，去关断尖峰电路由电阻一及电容一串联组成，其一端与高频整流二极管一的正极连接，另一端与高频整流二极管一的负极连接，去导通尖峰电路由电阻二及电容二串联组成，一端与高频整流二极管一的负极连接，另一端接地，高频整流二极管一的负极作为第一高频滤波电路的输出端；第二高频滤波电路包括高频整流二极管二、去关断尖峰电路二及去导通尖峰电路二，交流电源的整流器件的输出端与高频整流二极管二的正极连接，去关断尖峰电路由电阻三及电容三串联组成，其一端与高频整流二极管二的正极连接，另一端与高频整流二极管二的负极连接，去导通尖峰电路由电阻四及电容四串联组成，一端与高频整流二极管二的负极连接，另一端接地，高频整流二极管二的负极作为第二高频滤波电路的输出端。
反激开关电源包括开关变压器及电源开关MOS管，开关变压器具有初级线圈正端绕组、初级线圈中间绕组及初级线圈负端绕组，所述初级线圈正端绕组的两端，一端作为初级线圈正端，另一端与初级线圈中间绕组连接，初级线圈中间绕组与初级线圈正端绕组连接的一端可称为初级线圈中间绕组的前端，另一端可称为初级线圈中间绕组的后端，与初级线圈负端绕组的一端相连，初级线圈负端绕组的另一端与电源开关MOS管连接。
下面以两路反激开关电源分别为第一路反激开关电源及第二路反激开关电源，两路附加续流校正电路分别为第一路附加续流校正电路及第二路附加续流校正电路为例进行详细说明，其电路示意图参见图1，其中，第一路高频滤波电路、第一路附加续流校正电路与第一路反激开关电源对应，第二路高频滤波电路、第二路附加续流校正电路与第二路反激开关电源对应，第一路反激开关电源包括开关变压器一T1及电源开关MOS管一Q1，第二路反激开关电源包括开关变压器二T2及电源开关MOS管二Q2，第一路附加续流校正电路包括振荡电感一L1、振荡电容一C2及续流二极管一D2，第二路附加续流校正电路包括振荡电感二L2、振荡电容二C3及续流二极管二D3。
具体电路结构为：交流电源的整流器件DP的输出端与高频滤波电容Ca的一端、高频整流二极管一Da及高频整流二极管二Da1的正极连接，高频滤波电容Ca的另一端接地，去关断尖峰电路一由电阻一Rb及电容一Cb串联组成，其一端与高频整流二极管一Da的正极连接，另一端与高频整流二极管一Da的负极连接，去导通尖峰电路一由电阻二Rc及电容二Cc串联组成，一端与高频整流二极管一Da的负极连接，另一端接地，高频整流二极管一Da的负极作为第一高频滤波电路的输出端，去关断尖峰电路二由电阻三Rb1及电容三Cb1串联组成，其一端与高频整流二极管二Da1的正极连接，另一端与高频整流二极管二Da1的负极连接，去导通尖峰电路二由电阻四Rc1及电容四Cc1串联组成，一端与高频整流二极管二Da1的负极连接，另一端接地，高频整流二极管二Da1的负极作为第二高频滤波电路的输出端，第一高频滤波电路的输出端与振荡电感一L1的一端连接，振荡电感一L1的另一端与振荡电容一C2的一端及续流二极管一D2的正极连接，第二高频滤波电路的输出端与振荡电感二L2的一端连接，振荡电感二L2的另一端与振荡电容二C3的一端及续流二极管二D3的正极连接，第一路反激开关电源中，开关变压器一T1的初级线圈正端绕组Lp1-1的两端，一端作为第一路反激开关电源的初级线圈正端，另一端与初级线圈中间绕组Lp1-2连接，初级线圈中间绕组Lp1-2与初级线圈正端绕组连接的一端可称为初级线圈中间绕组Lp1-2的前端，另一端可称为初级线圈中间绕组Lp1-2的后端，与初级线圈负端绕组Lp1-3的一端相连，初级线圈负端绕组Lp1-3的另一端与电源开关MOS管一Q1连接，第二路反激开关电源与第一路反激开关电源结构相同，其开关变压器二T2的初级线圈负端绕组Lp2-3与电源开关MOS管二Q2连接，初级线圈正端绕组Lp2-1作为初级线圈正端的那一端与第一路反激开关电源的初级线圈正端连接，并与滤波电容C的正极连接，滤波电容C的负极接地，本例中，续流二极管一D2的正极与第一路反激开关电源的开关变压器一T1的初级线圈中间绕组Lp1-2的前端连接，该初级线圈中间绕组Lp1-2的后端与振荡电容一C2的另一端连接，续流二极管二D3的正极与第二路反激开关电源的开关变压器二T2的初级线圈中间绕组Lp2-2的前端连接，该初级线圈中间绕组Lp2-2的后端与振荡电容二C3的另一端连接。
首先本例通过第一路反激开关电源对应的振荡电感一L1和振荡电容一C2串联组成的第一组LC振荡电路，以及第二路反激开关电源对应的振荡电感二L2和振荡电容二C3串联组成的第二组LC振荡电路，在电源开启后，开通电流分别流过振荡电感一L1、振荡电感二L2时进行储能。在这个过程中，为减小交流电源输入带来的高频信号干扰，高频滤波电容Ca在交流电源的整流器件DP后对高频干扰信号进行滤波，高频整流二极管一Da在交流电源的整流器件DP后对高频干扰信号进行整流，电阻一Rb、电容一Cb串联对整流二极管除去关断尖峰，电阻二Rc、电容二Cc串联再对整流二极管除去导通尖峰；第一高频滤波电路，用来减小电源输入电路中产生的高频信号对其后的两路无源功率因数校正电路的影响。
然后本例利用开关电源的工作原理，在电源开关MOS管一Q1导通期间，振荡电感一L1对振荡电容一C2充电，当充电至续流二极管一D2的导通电压时，续流二极管一D2在两路反激开关电源共同的滤波电容C进行放电的同时，经由开关变压器一T1的初级线圈中间绕组Lp1-2和初级线圈负端绕组Lp1-3的电感进行续流，续流状态一直持续到电源开关MOS管一Q1关断；在电源开关MOS管一Q1关断以后，振荡电感一L1中的能量在进行升压的过程中，经过续流二极管一D2，经由开关变压器一T1的初级线圈正端绕组Lp1-1电感，向两路反激开关电源的共同滤波电容C进行充电。
随着第一路反激开关电源的电源开关MOS管一Q1周期性地导通和关断，第一组振荡电感一L1和振荡电容一C2随之进行周期性地充电和放电，并通过续流二极管一D2在两路反激开关电源的共同滤波电容C，周期性地充放电的同时，经由第一路反激开关电源的开关变压器一T1初级线圈各绕组(正端绕组、中间绕组及负端绕组)的电感，进行周期性地充放电补充。特别是在电源开关MOS管一Q1的导通期间，经由开关变压器一T1的初级线圈内部各绕组电感，对两路反激开关电源共同的滤波电容C的放电进行附加续流补充放电，使得交流电源负载能量变化的线性度增加，扩大了电源交流输入电流的导通角，进而减小了开关电源交流输入电流的高次谐波成份。
同样，在电源开关MOS管二Q2导通期间，振荡电感二L2对振荡电容二C3充电，当充电至续流二极管二D3的导通电压时，续流二极管二D2在两路反激开关电源共同的滤波电容C进行放电的同时，经由开关变压器二T2的初级线圈中间绕组Lp2-2和负端绕组Lp2-3电感进行续流，续流状态一直持续到电源开关MOS管二Q2关断；在电源开关MOS管二Q2关断以后，振荡电感二L2中的能量在进行升压的过程中，经过续流二极管二D3，经由开关变压器二T2初级线圈正端绕组Lp2-1电感，向两路反激开关电源的共同滤波电容C进行充电。
随着第二路反激开关电源的电源开关MOS管二Q2周期性地导通和关断，第二组振荡电感二L2和振荡电容二C3随之进行周期性地充电和放电，并通过续流二极管二D3在两路反激开关电源的共同滤波电容C，周期性地充放电的同时，经由第二路反激开关电源的开关变压器二T2初级线圈各绕组(正端绕组、中间绕组及负端绕组)的电感，进行周期性地充放电补充。特别是在电源开关MOS管二Q2的导通期间，经由开关变压器二T2初级线圈内部各绕组电感，对两路反激开关电源共同的滤波电容C的放电进行附加续流补充放电，使得交流电源负载能量变化的线性度增加，扩大了电源交流输入电流的导通角，进而减小了开关电源交流输入电流的高次谐波成份。
由此，由两路相互独立，分别包含各自附加续流电路的反激开关电源，同时进行功率因数校正，从而实现了双反激电源稳定的无源功率因数校正功能。
上述双路LC振荡实现无源功率因数校正的双反激电源，仅用两组电感、电容、二极管等无源器件，不含集成控制芯片、大功率MOS管等有源器件，实现双反激电源的功率因数校正。两路反激开关电源的无源功率因数校正电路相互独立，动态工作稳定；两路功率因数校正电路相互无影响，参数调整方便；两路功率因数校正电路不含有源器件，成本较低。因此是电路结构稳定、参数调整简便、器件成本低廉，具有稳定无源功率因数校正功能的大功率双反激电源。可以广泛应用于各类大功率液晶电视，同时也适用于其它大功率电器设备。

Claims (3)

1.双路LC振荡实现无源功率因数校正的双反激电源，包括交流电源的整流器件、两路高频滤波电路及两路反激开关电源，所述反激开关电源包括开关变压器，其特征在于，还包括滤波电容及两路附加续流校正电路，所述两路反激开关电源的两个开关变压器的初级线圈正端连接，且与滤波电容的正极连接，滤波电容的负极接地，两路高频滤波电路、两路附加续流校正电路与两路反激开关电源一一对应，附加续流校正电路包括振荡电感、振荡电容及续流二极管，所述一路附加续流校正电路的振荡电感的一端与与其对应的高频滤波电路的输出端连接，另一端与该路附加续流校正电路的振荡电容的一端及该路附加续流校正电路的续流二极管的正极连接，该续流二极管的负极与与其对应的反激开关电源的开关变压器的初级线圈中间绕组的前端连接，该初级线圈中间绕组的后端与该路附加续流校正电路的振荡电容的另一端连接。
2.如权利要求1所述的双路LC振荡实现无源功率因数校正的双反激电源，其特征在于，所述两路高频滤波电路中，一路高频滤波电路称为第一高频滤波电路，另一路高频滤波电路称为第二高频滤波电路；
所述第一高频滤波电路包括高频滤波电容、高频整流二极管一、去关断尖峰电路一及去导通尖峰电路一，交流电源的整流器件的输出端与高频滤波电容的一端及高频整流二极管一的正极连接，高频滤波电容的另一端接地，去关断尖峰电路由电阻一及电容一串联组成，其一端与高频整流二极管一的正极连接，另一端与高频整流二极管一的负极连接，去导通尖峰电路由电阻二及电容二串联组成，一端与高频整流二极管一的负极连接，另一端接地，高频整流二极管一的负极作为第一高频滤波电路的输出端；
所述第二高频滤波电路包括高频整流二极管二、去关断尖峰电路二及去导通尖峰电路二，交流电源的整流器件的输出端与高频整流二极管二的正极连接，去关断尖峰电路由电阻三及电容三串联组成，其一端与高频整流二极管二的正极连接，另一端与高频整流二极管二的负极连接，去导通尖峰电路由电阻四及电容四串联组成，一端与高频整流二极管二的负极连接，另一端接地，高频整流二极管二的负极作为第二高频滤波电路的输出端。
3.如权利要求1或2所述的双路LC振荡实现无源功率因数校正的双反激电源，其特征在于，反激开关电源包括开关变压器及电源开关MOS管，开关变压器具有初级线圈正端绕组、初级线圈中间绕组及初级线圈负端绕组，所述初级线圈正端绕组的两端，一端作为初级线圈正端，另一端与初级线圈中间绕组连接，初级线圈中间绕组与初级线圈正端绕组连接的一端可称为初级线圈中间绕组的前端，另一端可称为初级线圈中间绕组的后端，与初级线圈负端绕组的一端相连，初级线圈负端绕组的另一端与电源开关MOS管连接。
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