CN108631562A - 一种pfc电荷泵电路 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种PFC电荷泵电路，在普通一阶电荷泵电路的基础上进行改进，通过增加第五电容连接电荷泵电路电源输入端以及LLC或者LC电路，利用LLC或者LC电路中谐振电感产生的谐振电流为电源输入端提供一个补偿电流，拓宽电源输入电流的输入角，平滑输入电流，以改善单阶电荷泵电路在较宽输出范围的情况下，易存在总谐波畸变较大、以及谐波不满足IEC标准的问题，同时，相比于可获得同等PFC效果的二阶电荷泵电路，本申请公开的电荷泵电路省去了3个二极管器件及其相应连接导线，具有更低成本、更小电路体积的优势。

Description

一种PFC电荷泵电路
技术领域
本发明涉及电路技术领域，具体涉及一种PFC电荷泵电路。
背景技术
在带有半桥电路结构的LED驱动、镇流器以及其他类似功能电源电路领域中，电荷泵(Charge Pump)电路是一种常用的PFC(Power Factor Correction，功率因数校正)解决方案，具有低成本高效率等优点。
如图1所示，现有技术中单阶电荷泵电路的应用情形，该单阶电荷泵电路包括电源输入端ACin、电容CX、电容C11、电容C12、电容C13、单相整流桥BD10以及二极管D17，其中，输入端ACin的火线与零线与单相整流桥BD10的引脚3和引脚4连接，电容CX设置于火线与零线之间，单相整流桥BD10的引脚1与串联震荡电路的Vbus+线路连接，电容C11、电容C12以及二极管D17的一端分别与单相整流桥BD10的引脚2连接，其中电容C12以及二极管D17的另一端分别与串联震荡电路的Vbus-线路连接，电容C11的另一端与串联震荡电路中的谐振电感L30以及变压器T31串联，电容C11与谐振电感L30之间可以串联设置多个用于监测谐振电流的互相并联的电阻R32、R33、R34。上述电路工作过程中，谐振电感L30产生谐振电流Ir流向电容C11，给电容C11充电结束后谐振电流Ir变成电流Ir1流向电容C12对其充电，该充电过程将持续至电容C12两端电压VC12与输入端电压VACin之和等于电容C13两端电压VC13与单相整流桥BD10两端电压VBD10之和时，电流Ir1不再给电容C12充电，变成电流Ir2流向单相整流桥BD10并给电容C13充电，此时，输入端电流等于电流Ir2。单阶电荷泵电路具有结构简单，成本低的优势，是一种常用的PFC解决方案，但是在较宽输出范围的情况下，易存在总谐波畸变较大、以及谐波不满足IEC标准的问题。
如图2所示，为现有技术中二阶电荷泵电路在的应用情形，二阶电荷泵电路是在前述一阶电荷泵电路的基础上，增加了电容C10以及3个二极管器件D14、D15、D16。二阶及多阶电荷泵电路相较于单阶电荷泵电路，可以避免在较宽输出范围下总谐波畸变及谐波存在的问题，但是从图2中可知，仅为了拓宽电荷泵电路的输出范围以满足IEC标准，二阶电荷泵电路增加了多个元器件，使其电路结构更为复杂，增大了生产成本和产品体积，不符合现代电子产品小型化精密化的发展趋势。
发明内容
本发明的目的，是在普通单阶电荷泵电路的基础上进行改进，以解决一阶电荷泵电路在较宽输出范围时存在的总谐波畸变和谐波问题。
本发明提供的一种PFC电荷泵电路，包括电源输入端、单相整流桥、二极管、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容以及第五电容，电源输入端包含火线与零线两条输入线，单相整流桥包含第一引脚、第二引脚、第三引脚以及第四引脚，第一引脚与第二引脚、第三引脚与第四引脚互为对角，火线与零线分别连接至单相整流桥的第三引脚和第四引脚，第一电容设置于火线与零线之间，单相整流桥的第一引脚与串联震荡电路(LLC)或者振荡电路(LC)开关模块的Vbus+线路连接，第二电容、第三电容以及二极管的第一端分别连接至单相电流桥的第二引脚，第二电容的第二端连接至串联震荡电路(LLC)或者振荡电路(LC)中谐振电感或者电压器的远离开关模块的一端，第三电容以及二极管的第二端连接至串联震荡电路(LLC)或者振荡电路(LC)开关模块的Vbus-线路，第四电容设置于Vbus+线路以及Vbus-线路之间，第五电容设置于电源输入端以及串联震荡电路(LLC)或者振荡电路(LC)之间，为电源输入端的输入电流提供补偿电流。
作为一种可选方案，第五电容设置于电源输入端以及串联震荡电路(LLC)或者振荡电路(LC)之间包括：第五电容的第一端与电源输入端的火线或者零线连接，第五电容的第二端与所述第二电容的第二端连接。
作为一种可选方案，为电源输入端的输入电流提供补偿电流包括：串联震荡电路(LLC)或者振荡电路(LC)中的谐振电感产生谐振电流并流向第二电容以及第五电容，当第三电容两端电压与电源输入端两端电压之和大于等于第四电容两端电压，谐振电流分流出补偿电流沿第五电容所在线路流至电源输入端，直至单相整流桥导通。
本发明的优点在于：在一阶电荷泵电路结构的基础上，通过增设一个电容器件连接电荷泵电路的电源输入端以及串联震荡电路(LLC)或者振荡电路(LC)，为电源输入端提供一个补偿电流，拓宽电源输入电流的输入角，平滑输入电流，以改善单阶电荷泵电路在较宽输出范围的情况下，易存在总谐波畸变较大、以及谐波不满足IEC标准的问题。并且，相比于可获得同等PFC效果的二阶电荷泵电路，本发明公开的电荷泵电路省去了3个二极管器件及其相应连接导线，具有更低成本、更小电路体积的优势。
附图说明
图1为现有技术中单阶电荷泵电路的应用示意图；
图2为现有技术中二阶电荷泵电路的应用示意图；
图3为本发明实施例提供的一种PFC电荷泵电路应用示意图。
具体实施方式
下面参照附图并结合具体的实施例，对本发明作进一步的详细说明。
本发明实施例提供的一种PFC电荷泵电路，如图3所示，包括电源输入端(ACin)，单相整流桥(BD10)，二极管(D17)、第一电容(CX)、第二电容(C11)、第三电容(C12)、第四电容(C13)以及第五电容(C14)，电源输入端(ACin)包含火线(L)与零线(N)两条输入线，单相整流桥(BD10)包含第一引脚(1)、第二引脚(2)、第三引脚(3)以及第四引脚(4)，第一引脚(1)与第二引脚(2)、第三引脚(3)与第四引脚(4)互为对角，火线(L)与零线(N)分别连接至单相整流桥(BD10)的第三引脚(3)和第四引脚(4)，第一电容(CX)设置于火线(L)与零线(N)之间，单相整流桥(BD10)的第一引脚(1)与串联震荡电路(LLC)或者振荡电路(LC)开关模块的Vbus+线路连接，第二电容(C11)、第三电容(C12)以及二极管(D17)的第一端分别连接至单相电流桥(BD10)的第二引脚(2)，第二电容(C11)的第二端连接至串联震荡电路(LLC)或者振荡电路(LC)中谐振电感(L30)或者电压器(T31)的远离开关模块的一端，第三电容(C12)以及二极管(D17)的第二端连接至串联震荡电路(LLC)或者振荡电路(LC)开关模块的Vbus-线路，第四电容(C13)设置于Vbus+线路以及Vbus-线路之间，第五电容(C14)设置于电源输入端(ACin)以及串联震荡电路(LLC)或者振荡电路(LC)之间，为电源输入端(ACin)的输入电流提供补偿电流。
本发明实施例提供的一种PFC电荷泵电路，在未增设第五电容(C14)时，即为现有技术之一阶电荷泵电路，一阶电荷泵电路可基本满足在PFC电路中的应用需求，但是在较宽输出范围的情况下，会存在总谐波畸变较大、以及谐波不满足IEC标准的问题。本发明实施例提供的一种PFC电荷泵电路，通过增设第五电容(C14)，连接电源输入端(ACin)以及LLC或者LC电路，将LLC或者LC电路中谐振电感产生的谐振电流部分引入至电源输入端(ACin)，为该电源输入电流提供一个补偿电流，拓宽输入电流的输入角，平滑输入电流，从而使电路获得在较宽输入范围下更佳的功率因素，总谐波畸变以及谐波效果，同时满足IEC标准。
可选的，第五电容设置于电源输入端以及串联震荡电路(LLC)或者振荡电路(LC)之间包括：第五电容的第一端与电源输入端的火线或者零线连接，第五电容的第二端与所述第二电容的第二端连接。如图3所示，第五电容(C14)的第一端连接在电源输入端(ACin)的零线(N)上，第五电容(C14)的第二端连接在第二电容(C11)的第二端，即第五电容(C14)与第二电容(C11)的第二端共同连接至串联震荡电路(LLC)或者振荡电路(LC)中谐振电感(L30)的原理开关模块的一端。
可选的，为电源输入端的输入电流提供补偿电流包括：串联震荡电路(LLC)或者振荡电路(LC)中的谐振电感产生谐振电流并流向第二电容以及第五电容，当第三电容两端电压与电源输入端两端电压之和大于等于第四电容两端电压，谐振电流分流出补偿电流沿第五电容所在线路流至电源输入端，直至单相整流桥导通。如图3所示，串联震荡电路(LLC)或者振荡电路(LC)中的谐振电感(L30)产生谐振电流(Ir)并流向第二电容(C11)以及第五电容(C11)，当第三电容(C12)两端电压与电源输入端(ACin)两端电压之和≥第四电容(C13)两端的电压时，谐振电流(Ir)分流出补偿电流(IrC)沿第五电容(C14)所在线路留至电源输入端(ACin)，直至单相整流桥(BD10)导通。该补偿电流(IrC)拓宽了电源输入电流的输入角，平滑了输入电流，以改善单阶电荷泵电路在较宽输出范围的情况下，易存在总谐波畸变较大、以及谐波不满足IEC标准的问题。并且，相比于可获得同等PFC效果的二阶电荷泵电路，本发明公开的电荷泵电路省去了3个二极管器件及其相应连接导线，具有更低成本、更小电路体积的优势。
最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对本发明的限制。本领域的普通技术人员应当知晓，依然可以在不付出创造性劳动的前提下对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分甚至全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明技术方案的范围。

Claims (3)

1.一种PFC电荷泵电路，其特征在于，包括电源输入端、单相整流桥、二极管、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容以及第五电容，所述电源输入端包含火线与零线两条输入线，所述单相整流桥包含第一引脚、第二引脚、第三引脚以及第四引脚，所述第一引脚与所述第二引脚、所述第三引脚与所述第四引脚互为对角，所述火线与零线分别连接至所述单相整流桥的所述第三引脚和所述第四引脚，所述第一电容设置于所述火线与所述零线之间，所述单相整流桥的所述第一引脚与串联震荡电路(LLC)或者振荡电路(LC)开关模块的Vbus+线路连接，所述第二电容、所述第三电容以及所述二极管的第一端分别连接至所述单相电流桥的所述第二引脚，所述第二电容的第二端连接至所述串联震荡电路(LLC)或者振荡电路(LC)中谐振电感或者电压器的远离所述开关模块的一端，所述第三电容以及所述二极管的第二端连接至所述串联震荡电路(LLC)或者振荡电路(LC)开关模块的Vbus-线路，所述第四电容设置于所述Vbus+线路以及所述Vbus-线路之间，所述第五电容设置于所述电源输入端以及所述串联震荡电路(LLC)或者振荡电路(LC)之间，为所述电源输入端的输入电流提供补偿电流。
2.根据权利要求1所述的电荷泵电路，其特征在于，所述第五电容设置于所述电源输入端以及所述串联震荡电路(LLC)或者振荡电路(LC)之间包括：所述第五电容的第一端与所述电源输入端的所述火线或者所述零线连接，所述第五电容的第二端与所述第二电容的第二端连接。
3.根据权利要求2所述的电荷泵电路，其特征在于，为所述电源输入端的输入电流提供补偿电流包括：所述串联震荡电路(LLC)或者振荡电路(LC)中的所述谐振电感产生谐振电流并流向所述第二电容以及所述第五电容，当所述第三电容两端电压与所述电源输入端两端电压之和大于等于所述第四电容两端电压，所述谐振电流分流出所述补偿电流沿所述第五电容所在线路流至所述电源输入端，直至所述单相整流桥导通。
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