CN109634341A - 一种具有双向apfc的补偿型稳压电源 - Google Patents
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Abstract
一种具有双向APFC的补偿型稳压电源，主电路由自耦变压器、双向APFC电路、输出电路组成。市电输入的正弦波叠加在储能电容的直流电压上，经输出电路PWM变换、滤波后产生补偿电压。负载电压等于补偿电压与市电输入电压的代数和，假定市电输入为200伏，则补偿电压为正20伏，市电直接提供负载功率的十一分之十，只有十一分之一，为补偿电压提供。当市电输入电压高于额定值时，补偿电压为反向正弦波，叠加在市电输入电压上，电压绝对值相减，保证负载电压稳定在额定值。补偿电压的能量源于储能电容，双向APFC电路从市电吸取能量为储能电容充电或将储能电容多余能量退回市电。选用内阻为mΩ级的低压大电流MOS管，可以直接并联扩容。控制输入、输出电流的相位角，使其逼近市电电压正弦波相位角，不污染市电。
Description
技术领域
本发明属于交流电源技术领域，具体地说是一种具有双向APFC的补偿型稳压电源。
背景技术
节能、环保、低成本，一直是电源领域的前沿技术焦点，为此，人们纷纷推出各种补偿型稳压电源，但并不理想，如何进一步提高性价比，是补偿型稳压电源技术亟待解决的课题。
发明内容
一种具有双向APFC的补偿型稳压电源，负载电压等于输出电路3的输出电压与市电输入电压的代数和，控制了输出电路3的输出电压值，就可以保证负载电压的稳压；无论负载电流，还是经双向APFC对储能电容C2、C2的充放电电流，其相位角都是逼近市电输入电压的正弦波相位角的，所以输入功率因数很高。
本发明采用如下技术方案解决上述技术问题：
一种具有双向APFC的补偿型稳压电源的输出与市电输入共中性线N、与市电电压同频率。负载电压等于市电输入电压与输出电路3的输出电压的代数和，调整输出电路3的输出电压就可以完成负载电压的稳压。无论负载电流，还是经双向APFC对储能电容C2、C2的充放电电流，其相位角都是逼近市电输入电压的正弦波相位角的，所以输入功率因数很高。
当市电输入电压低于额定负载电压时，输出电路3的输出电压为小幅正向正弦波，叠加在市电输入正弦波上，保持负载电压等于额定值，此小幅正向正弦波对应的能量，来自于储能电容C1、C2的放电，这造成C1、C2电压下降；当市电输入电压高于额定负载电压时，输出电路3的输出电压为小幅反向正弦波，叠加在市电输入正弦波上，保持负载电压等于额定值，此小幅反向正弦波对应的多余能量，被存储在储能电容C1、C2里，造成C1、C2电压上升，双向APFC电路2，在C1、C2与市电输入之间，进行双向APFC操作，对C1、C2进行充放电，借以保证C1、C2电压恒定。
以下结合附图加以说明。
附图说明
图1为经自耦变压器输入的一种具有双向APFC的补偿型稳压电源的原理框图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1为输入滤波电路，2为双向APFC电路，3为输出电路，4为控制电路，5为自耦变压器。H、N分别为市电输入的火线、中性线，H1、N1分别为经过输入滤波电路1滤波的市电输入的火线和中性线，H′为负载电压火线，T1为输出端的电流测试头。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
图1为经自耦变压器输入的一种具有双向APFC的补偿型稳压电源的原理框图：
它包括输入滤波电路1、双向APFC电路2、输出电路3、控制电路4和自耦变压器5。市电输入正弦波电压叠加在储能电容C1、C2的直流电压上，便使输出电路3有足够的电压幅值，根据市电输入电压的高低，来双向调整输出电压。当市电输入电压低于额定负载电压时，输出电路3的输出电压为小幅正向正弦波，与市电输入电压绝对值相加，保持负载电压稳定在额定值，此小幅正向正弦波对应的能量，来自于储能电容C1、C2的放电，这造成C1、C2电压下降；当市电输入电压高于额定负载电压时，输出电路3的输出电压为小幅反向正弦波，与市电输入电压绝对值相减，保持负载电压稳定在额定值，此小幅反向正弦波对应的多余能量，经输出滤波电感Lo续流，被存储在储能电容C1、C2里，这造成C1、C2电压上升，双向APFC电路2，在C1、C2与市电输入之间，进行双向APFC操作，对C1、C2进行充放电，借以保证C1、C2电压稳定。
经自耦变压器输入的一种具有双向APFC的补偿型稳压电源，通过输出正、反向小幅正弦波电压对市电输入进行‘补偿’的方式，完成负载电压的稳压。假定市电输入为200伏，则补偿电压为正20伏，市电直接提供负载功率的十一分之十，只有十一分之一，为补偿电压提供，借以提高效率、降低成本。
双向APFC电路2、输出电路3的输入、输出电压都很低，因而可以选用低压大电流MOS器件，而且只有一级高频变换，这些也都是低成本、节能的重要因素。MOS器件是可以直接并联使用的，为扩大电源输出功率提供很大方便。
Claims (4)
1.一种具有双向APFC的补偿型稳压电源，其特征在于：
负载与市电输入共中性线N，包括输入滤波电路1、双向APFC电路2、输出电路3、控制电路4和自耦变压器5，双向APFC电路2是由储能电容C1、C2、高频电感L1和MOS管Q3、Q4、Q5、Q6组成，Q3与Q4反向串接，输出电路3是由MOS管Q1、Q2、滤波电感Lo、滤波电容Co’组成，储能电容C1的正极与MOS管Q5的漏极d5的节点V+，接输出电路3的MOS管Q1的漏极d1，储能电容C2的负极与MOS管Q6的漏极s6的节点V-，接输出电路3的MOS管Q2的源极s2，储能电容C1的负极与储能电容C2的正极的节点C，接经过输入滤波电路1滤波的市电输入火线H1、自耦变压器5抽头A、高频电感L1的一端、输出电路3的滤波电容Co’的一端，高频电感L1的另一端接MOS管Q3的漏极d3、MOS管Q6的漏极d6、MOS管Q5的漏极s5，输出电路3的滤波电容Co’的另一端与输出电路3的滤波电感Lo的一端的节点，接负载的火线H’滤波电容Co的一端，滤波电容Co的另一端接经过输入滤波电路1滤波的市电输入中性线N1、自耦变压器的B，输出电路3的滤波电感Lo的另一端，接输出电路3的MOS管Q1的源极s1、Q2的漏极d2，MOS管Q4的漏极d4接自耦变压器中间抽头Win，自耦变压器的两个绕组W1、W2分别并联一只高频滤波电容Cw1、Cw2。
2.根据权利要求1所述的一种具有双向APFC的补偿型稳压电源，其特征还在于：
负载电压等于市电电压与输出电路3输出电压的代数和，当市电输入电压低于额定负载电压时，输出电路3的输出电压为小幅正向正弦波，使负载电压等于额定值，此小幅正向正弦波对应的能量，来自于储能电容C1、C2的放电，此时C1、C2电压下降；当市电输入电压高于额定负载电压时，输出电路3的输出电压为小幅反向正弦波，叠加在市电输入正弦波上，使负载电压等于额定值，此小幅反向正弦波对应的多余能量，经Lo续流，被存储在储能电容C1、C2里，造成C1、C2电压上升，双向APFC电路2，在C1、C2与市电输入之间，进行双向APFC操作，对C1、C2进行充放电，借以保证C1、C2电压恒定。
3.根据权利要求1所述的一种具有双向APFC的补偿型稳压电源，其特征还在于：
控制电路4的输入分别来自经输入滤波电路1滤波的市电输入的火线H1和中性线N1、负载电压的火线H’、输出电路3的Q1的源极s1和Q2的漏极d2的节点、储能电容C1的正极与MOS管Q1的漏极d1的节点V+、储能电容C2的负极与MOS管Q2的源极s2的节点V-、输出端电流测试头T1、MOS管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6的源极和栅极。
4.根据权利要求1所述的一种具有双向APFC的补偿型稳压电源，其特征还在于：
即适用于单相交流电系统，也适用于三相交流电系统。
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