CN1132302C - 一种功率因数校正器 - Google Patents

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Abstract

本发明的功率因数校正器，包括桥式整流电路及由第一电感(Lf)、第一二极管(D)和主开关(K)构成的(T)形电路，还包括有第二电感(Lr)、第一电容(Cs)、第二电容(Cr)、辅助开关(S)、第二二极管(Dc)、第三二极管(D3)、第四二极管(Dm)的辅助电路，该功率因数校正器结构简单，由于利用辅助电路中的第二电感(Lr)，第二电容(Cr)、第一电容(Cs)共同组成谐振回路，既能实现主开关的零电压转移和定频控制，又能实现辅助开关的零电流开关，能有效地提高功率因数校正器的工作效率。

Description

一种功率因数校正器
本发明涉及一种功率因数校正器。
目前应用脉宽调制(PWM)技术的功率因数校正器具有桥式整流电路及由电感、二极管和主开关构成的T形电路，其中主开关的一端接在电感与二极管的接点上，另一端接地，电感的另一端与整流电路的正电压输出端相连，二极管另一端为校正器输出，电网供给的交流电通过整流，在电感和主开关作用下，通过二极管输出一恒定电压。这种功率因数校正器由于主开关工作在硬开关，电路的损耗较大，故其效率较低。
鉴于上述，本发明的目的是提供一种结构简单、工作效率高的功率因数校正器。
本发明的技术解决方案是，在现有的功率因数校正器上接入辅助电路，发明的功率因数校正器包括桥式整流电路及由第一电感Lf、第一二极管D和主开关K这三条支路构成的T形电路，其特征是还包括有第二电感Lr、第一电容Cs、第二电容Cr、辅助开关S、第二二极管Dc、第三二极管D3、第四二极管Dm的辅助电路，第四二极管Dm与主开关K反并联，第一电容Cs和第二电感Lr的一端共接于T形电路的接点，第一电容Cs的另一端接地，第二电感Lr的另一端接第二二极管Dc的阳极及第二电容Cr，第二二极管Dc的阴极与第一二极管D的阴极和输出端相连，第二电容Cr的另一端与辅助开关S、反并联第三二极管D3的电路相连，该并联电路的另一端接地。
工作时，利用辅助电路中的第二电感Lr，第二电容Cr，第一电容Cs共同组成谐振电路，实现主开关的零电压开通和辅助开关的零电流关断。
以下结合附图对本发明作详细描述。
图1是本发明构成示意图。
参照图1，本发明的功率因数校正器，包括桥式整流电路及由第一电感Lf、第一二极管D和主开关K这三条支路构成的T形电路，还包括有第二电感Lr、第一电容Cs、第二电容Cr、辅助开关S、第二二极管Dc、第三二极管D3、第四二极管Dm的辅助电路，第四二极管Dm与主开关K反并联，第一电容Cs和第二电感Lr的一端共接于T形电路的接点A，第一电容Cs的另一端接地，第二电感Lr的另一端接第二二极管Dc及第二电容Cr，第二二极管Dc的另一端与第一二极管D输出端相连，第二电容Cr的另一端与辅助开关S、反并联第三二极管D3的电路相连，该并联电路的另一端接地。
辅助开关S可以采用开关管MOSFET或IGBT。通常，为简化电路，与辅助开关S并联的第三二极管D3可以是辅助开关内部寄生二极管。与主开关K反并联的第四二极管Dm也可以是主开关内部寄生二极管。
本发明功率因数校正器的工作过程如下：
假设电路的初始状态为：主开关K关断，第一电感Lf通过第一二极管D向负载侧输送能量。谐振第二电容Cr的初始电压为下正上负，主开关K的吸收第一电容Cs的电压被钳位在输出电压Vout上。
当辅助开关S在主开关K导通前开通，在第二电容Cr上的初始电压和输出电压Vout的共同作用下，第二电感Lr和第一二极管D之间的换流迅速完成，而后主开关K的吸收第一电容Cs和第二电感Lr，第二电容Cr组成谐振回路，将第一电容Cs上的电压谐振到零，这时，主开关K的漏极和源极之间电压为零。此后，主开关K的反并联第四二极管Dm续流导通，保证了主开关K的零电压状态。如果主开关K在第四二极管Dm续流导通期间开通，就可以实现主开关K的零电压开通。于此同时，第二电容Cr上的电压逐渐由下正上负变为下负上正，第二二极管Dc的存在保证了第二电容Cr上的电压不会高于输出电压Vout。当主开关K导通后，第二电容Cr，第二电感Lr，主开关K和辅助开关S上的反并联第三二极管D3组成谐振回路，进行谐振。若辅助开关S在其反并联二极管导通期间关断，就可以实现零电流关断。当谐振第二电感Lr的电流谐振为零后，谐振支路恢复到初始状态，退出工作，电路由第一电感Lf、主开关K、第一二极管D继续工作，完成一个工作周期。
本发明的功率因数校正器结构简单，由于利用辅助电路中的第二电感Lr，第二电容Cr、第一电容Cs共同组成谐振回路，既能实现主开关的零电压转移和定频控制，又能实现辅助开关的零电流开关，能有效地提高功率因数校正器的工作效率。

Claims (3)

1.一种功率因数校正器，包括桥式整流电路及由第一电感[Lf]、第一二极管[D]和主开关[K]这三条支路构成的T形电路，其特征是还包括有第二电感[Lr]第一电容[Cs]、第二电容[Cr]、辅助开关[S]、第二二极管[Dc]、第三二极管[D3]、第四二极管[Dm]的辅助电路，第四二极管[Dm]与主开关[K]反并联，第一电容[Cs]和第二电感[Lr]的一端共接于T形电路的接点[A]，第一电容[Cs]的另一端接地，第二电感[Lr]的另一端接第二二极管[Dc]的阳极及第二电容[Cr]，第二二极管[Dc]的阴极与第一二极管[D]的阴极和输出端相连，第二电容[Cr]的另一端与辅助开关[S]、反并联第三二极管[D3]的电路相连，该并联电路的另一端接地。
2.按权利要求1所述的功率因数校正器，其特征是与辅助开关[S]反并联的第三二极管[D3]是辅助开关内部寄生二极管。
3.按权利要求1所述的功率因数校正器，其特征是与主开关[K]反并联的第四二极管[Dm]是主开关内部寄生二极管。
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