CN112787498A - 一种低成本基于Boost电路的PFC变换器 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电路技术领域，具体涉及一种低成本基于Boost电路的PFC变换器。本发明提供了一种低成本基于Boost电路的PFC变换器，包括电源、电感L1、控制电路、主功率电路；所述电源连接所述电感L1的一端，所述电感L1的另一端连接所述控制电路和所述主功率电路。仅采用一个储能电感，实现PFC及升压的目的，结构简单，容易实现，功能可靠性高，相对于传统的双PFC架构实现了成本的大幅降低。

Description

一种低成本基于Boost电路的PFC变换器
技术领域
本发明属于电路技术领域，具体涉及一种低成本基于Boost电路的PFC变换器。
背景技术
UPS全称是Uninterrupted Power Supply，意为不间断电源系统；UPS利用电池化学能作为后备能量，在市电断电或电网电压异常时，可以为负载提供连续电能的供电系统。
PFC即功率因数校正，功率因数(PF)是指交流输入有功功率(P)与输入视在功率(S)的比值，即PF＝P/S；PF值低，表示用电电器设备的无功功率大，电能利用率低,输入电流谐波分量大，将造成输入电流波形畸变，对电网造成污染，严重时，还会使用电设备损坏。因此UPS电源系统通常会加入PFC电路，即功率因数校正其作用，就是使输入电压、输入电流同相位即输入电流跟随输入电压正弦化此时整流器的负载可等效为纯电阻PF＝1或者接近于1。从而实现功率因数校正，功率得到提升。
传统的PFC变换器采用至少两个电感，实施成本高，且结构复杂，占地面积大，不方便使用。
发明内容
针对上述问题，本发明首先提供了一种低成本基于Boost电路的PFC变换器，包括电源、电感L1、控制电路、主功率电路；所述电源连接所述电感L1的一端，所述电感L1的另一端连接所述控制电路和所述主功率电路。
作为一种优选的技术方案，所述控制电路包括整流器REC1和开关管Q1。
作为一种优选的技术方案，电感L1连接所述整流器REC1的正负极相接接脚，所述整流器REC1的另一个正负极相接接脚接地；所述整流器REC1的正负极分别连接开关管Q1的两级。
作为一种优选的技术方案，所述开关管Q1受驱动脉冲信号控制。
作为一种优选的技术方案，所述开关管Q1的控制方式为PWM控制。
作为一种优选的技术方案，所述控制电路采用DSP高性能数字微处理主控芯片。
作为一种优选的技术方案，所述主功率电路包括第一整流管D1、第二整流管D2，第一滤波电容C1、第二滤波电容C2，正半周输出+BUS、负半周输出-BUS，接地中线。
作为一种优选的技术方案，在所述主功率电路中，所述第一整流管D1的正极和第二整流管D2的负极相连，第一整流管D1的负极连接所述正半周输出+BUS和所述第一滤波电容C1的正极，所述第一滤波电容C1的负极连接所述接地中线和所述第二滤波电容C2的正极，所述第二滤波电容C2的负极连接所述负半周输出-BUS和所述第二整流管D2的正极。
作为一种优选的技术方案，所述电感L1远离所述电源的一端连接所述第一整流管D1的正极和第二整流管D2的负极。
本发明还提供了一种如以上任一项所述的低成本基于Boost电路的PFC变换器在小功率在线式UPS电源系统领域的应用。
有益效果：
(1)本发明提供的一种低成本基于Boost电路的PFC变换器，仅采用一个储能电感，实现PFC及升压的目的，结构简单，容易实现，功能可靠性高，相对于传统的双PFC架构实现了成本的大幅降低；
(2)本发明提供的一种低成本基于Boost电路的PFC变换器，应用于小功率在线式UPS电源系统，实现了PFC及升压的目的，使输入电压、输入电流同相位即输入电流跟随输入电压正弦化，此时整流器的负载可等效为纯电阻PF＝1或者接近于1。从而实现功率因数校正，且转换效率高达95％，在UPS电源系统电路中是将市电整流后的电压通过PWM控制斩波升压至直流母线电压±360VDC结构简单轻便，设置难度低，功能使用可靠；
(3)采用DSP高性能数字微处理主控芯片，稳定可靠。L1储能电感可抑制EMI，运用REC1导向，通过PWM控制开关管，实现了PFC及升压的目的，GND为中线，便于后级采用半桥逆变。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种低成本基于Boost电路的PFC变换器的电路及控制结构图；
其中，1-电源、2-控制电路、3-主功率电路。
具体实施方式
结合以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可进一步地理解本发明的内容。
当描述本申请的实施方式时，使用“优选的”、“优选地”、“更优选的”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本发明实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。除此之外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本发明的范围之外。
在本文中，诸如第一、第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另一个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他辩题已在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的部件、装置或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种不见、装置或者设备所固有的要素。
本发明首先提供了一种低成本基于Boost电路的PFC变换器，包括电源、电感L1、控制电路、主功率电路；所述电源连接所述电感L1的一端，所述电感L1的另一端连接所述控制电路和所述主功率电路。
所述电源为任意交流电，优选的，所述电源为市电交流电。
在一些优选的实施方式中，所述控制电路包括整流器REC1和开关管Q1。
在一些优选的实施方式中，电感L1连接所述整流器REC1的正负极相接接脚，所述整流器REC1的另一个正负极相接接脚接地；所述整流器REC1的正负极分别连接开关管Q1的两级。
在一些优选的实施方式中，所述开关管Q1受驱动脉冲信号控制。
在一些优选的实施方式中，所述开关管Q1的控制方式为PWM控制。
在一些优选的实施方式中，所述控制电路采用DSP高性能数字微处理主控芯片。
在一些优选的实施方式中，所述主功率电路包括第一整流管D1、第二整流管D2，第一滤波电容C1、第二滤波电容C2，正半周输出+BUS、负半周输出-BUS，接地中线。
在一些优选的实施方式中，在所述主功率电路中，所述第一整流管D1的正极和第二整流管D2的负极相连，第一整流管D1的负极连接所述正半周输出+BUS和所述第一滤波电容C1的正极，所述第一滤波电容C1的负极连接所述接地中线和所述第二滤波电容C2的正极，所述第二滤波电容C2的负极连接所述负半周输出-BUS和所述第二整流管D2的正极。
在一些优选的实施方式中，所述电感L1远离所述电源的一端连接所述第一整流管D1的正极和第二整流管D2的负极。
本发明还提供了一种如以上任一项所述的低成本基于Boost电路的PFC变换器在小功率在线式UPS电源系统领域的应用。
实施例
以下通过实施例对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
如图1所示的一种低成本基于Boost电路的PFC变换器，包括电源1、电感L1、控制电路2、主功率电路3；所述电源1连接所述电感L1的一端，所述电感L1的另一端连接所述控制电路2和所述主功率电路3。
所述电源1为市电交流电。
所述控制电路2包括整流器REC1和开关管Q1。
电感L1连接所述整流器REC1的正负极相接接脚，所述整流器REC1的另一个正负极相接接脚接地；所述整流器REC1的正负极分别连接开关管Q1的两级。
所述开关管Q1受驱动脉冲信号控制。
所述开关管Q1的控制方式为PWM控制。
所述控制电路2采用DSP高性能数字微处理主控芯片。
所述主功率电路3包括第一整流管D1、第二整流管D2，第一滤波电容C1、第二滤波电容C2，正半周输出+BUS、负半周输出-BUS，接地中线。
在所述主功率电路3中，所述第一整流管D1的正极和第二整流管D2的负极相连，第一整流管D1的负极连接所述正半周输出+BUS和所述第一滤波电容C1的正极，所述第一滤波电容C1的负极连接所述接地中线和所述第二滤波电容C2的正极，所述第二滤波电容C2的负极连接所述负半周输出-BUS和所述第二整流管D2的正极。
所述电感L1远离所述电源1的一端连接所述第一整流管D1的正极和第二整流管D2的负极。
工作原理：假设电路处于稳态，市电交流输入正半周，则当所述开关管Q1导通时，电流流向为所述电源1(市电输入)→所述电感L1→所述整流器REC1右下管→所述开关管Q1→所述整流器REC1左上管→地线，此时所述电感L1储能，所述电感L1上的电压为UL，输出电压+BUS由所述第一滤波电容C1提供；
当所述开关管Q1截止时，电流流向为所述电感L1→所述第一整流管D1→所述第一滤波电容C1→所述接地中线，此时所述电感L1释放能量与所述第一滤波电容C1上电压叠加，此时输出+BUS等于UC1+UL；
市电交流输入负半周，则当所述开关管Q1导通时，电流流向为地线→所述整流器REC1左下管→所述开关管Q1→所述整流器REC1右上管→所述电感L1，此时电感储能，输出电压-BUS由所述第二滤波电容C2提供；
当所述开关管Q1截止时，电流流向为所述接地中线→所述第二滤波电容C2→所述第二整流管D2→所述电感L1，所述第二滤波电容C2上电压与电感释放能量叠加，此时输出-BUS等于UC2+UL。
最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种低成本基于Boost电路的PFC变换器，其特征在于，包括电源(1)、电感L1、控制电路(2)、主功率电路(3)；所述电源(1)连接所述电感L1的一端，所述电感L1的另一端连接所述控制电路(2)和所述主功率电路(3)。
2.根据权利要求1所述的低成本基于Boost电路的PFC变换器，其特征在于，所述控制电路(2)包括整流器REC1和开关管Q1。
3.根据权利要求2所述的低成本基于Boost电路的PFC变换器，其特征在于，电感L1连接所述整流器REC1的正负极相接接脚，所述整流器REC1的另一个正负极相接接脚接地；所述整流器REC1的正负极分别连接开关管Q1的两级。
4.根据权利要求3所述的低成本基于Boost电路的PFC变换器，其特征在于，所述开关管Q1受驱动脉冲信号控制。
5.根据权利要求4所述的低成本基于Boost电路的PFC变换器，其特征在于，所述开关管Q1的控制方式为PWM控制。
6.根据权利要求5所述的低成本基于Boost电路的PFC变换器，其特征在于，所述控制电路(2)采用DSP高性能数字微处理主控芯片。
7.根据权利要求1所述的低成本基于Boost电路的PFC变换器，其特征在于，所述主功率电路(3)包括第一整流管D1、第二整流管D2，第一滤波电容C1、第二滤波电容C2，正半周输出+BUS、负半周输出-BUS，接地中线。
8.根据权利要求7所述的低成本基于Boost电路的PFC变换器，其特征在于，在所述主功率电路(3)中，所述第一整流管D1的正极和第二整流管D2的负极相连，第一整流管D1的负极连接所述正半周输出+BUS和所述第一滤波电容C1的正极，所述第一滤波电容C1的负极连接所述接地中线和所述第二滤波电容C2的正极，所述第二滤波电容C2的负极连接所述负半周输出-BUS和所述第二整流管D2的正极。
9.根据权利要求8所述的低成本基于Boost电路的PFC变换器，其特征在于，所述电感L1远离所述电源(1)的一端连接所述第一整流管D1的正极和第二整流管D2的负极。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的低成本基于Boost电路的PFC变换器在小功率在线式UPS电源(1)系统领域的应用。
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US5532917A (en) * 1993-02-17 1996-07-02 Astec International, Ltd. Power factor corrected rectifying circuit
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