CN1753594B - 一种电子镇流器无源功率因数校正电路 - Google Patents

一种电子镇流器无源功率因数校正电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电子镇流器无源功率因数校正电路，它包括一个由电感L3、电容C12和二极管D15组成的BOOST电路和一个由电解电容C2A、电解电容C2B、二极管D6、二极管D7、二极管D8和二极管D9组成的逐流电路，所述的BOOST电路串接在电子镇流器的电源输入电路和灯丝的导入端a之间，逐流电路并联在所述的电子镇流器的DC/AC变换电路的前端。采用这种结构的电路通达到相应标准，且结构简单、选材方便，并有利于提高产品的使用寿命。

Description

一种电子镇流器无源功率因数校正电路
技术领域
本发明涉及一种电子镇流器的输入功率因数校正电路，具体地说是一种利用少数无源器件达到高PF校正的电路。
背景技术
当今世界电器的电污染问题越来越突出，随着电子镇流器的应用日益广泛，对它的要求也越来越高，为响应国家关于绿色照明的要求，净化我国电子电器设备及电网的污染率，促进节能照明类电子电器产品的良性发展和推广应用，以达到节约能源保护环境的目的，新国标(3C标准)对电子镇流器的功率因数和谐波有了很高的要求，为此一些国外的公司针对开发了一些专门的PFC校正芯片，如ST公司的6561、6560，IRF公司的2151等在功率因数(PF)和谐波上都能满足新的国标要求，但需要较多的外围组件使成本价格很高，且在一体化荧光灯中由于组件过多根本无法应用，影响进一步的推广。
发明内容
本发明要解决的是现有技术中存在的上述问题，旨在设计一种结构相对简单的电路，利用少数的无源器件有效地提高功率因数、减小灯管电流的波峰比(CF)，并且使谐波含量可以达到3C要求中L级标准。
解决上述问题采用的技术方案是：一种电子镇流器无源功率因数校正电路，包括一BOOST电路和一逐流电路，其特征在于所述的BOOST电路串接在电子镇流器的电源输入电路和灯丝的导入端a之间，所述的逐流电路并联在所述的电子镇流器的DC/AC变换电路的前端。
所述的BOOST电路包括电感L3、电容C12和二极管D15，所述的电感L3的一端连接到电子镇流器的电源输入电路，另一端连接于二极管D15阳极和电容C12的并联端，电容C12的另一端连接到灯丝的导入端a，所述二极管D15的 阴极连接到DC/AC变换电路中正电源端的隔直功率电容C7A的一端。通常，在电子镇流器的DC/AC变换电路中，具有一个或者一对隔直电容，当该电路中至少具有一个正电源端的隔直电容C7A时，可采用上述BOOST电路。而当该电路中没有正电源端的隔直电容C7A时，则采用以下的BOOST电路：所述的BOOST电路包括电感L3、电容C12和二极管D15，所述的电感L3的一端连接到电子镇流器的电源输入电路，另一端连接于二极管D15阳极和电容C12的并联端，电容C12的另一端连接到灯丝的导入端a，所述的二极管D15的阴极连接到电子镇流器DC/AC变换电路的输入正端。
所述的逐流电路包括电解电容C2A、电解电容C2B、二极管D6、二极管D7、二极管D8和二极管D9，所述的电解电容C2A的正极和二极管D9阴极连接到电子镇流器的DC/AC变换电路的电容C7A；所述的电解电容C2B的负极和二极管D6的阳极连接到产品中零线；所述的电解电容C2A的负极连接到二极管D6的阴极和二极管D7的阳极；所述的电解电容C2B正极连接到二极管D8的阴极和二极管D9的阳极；所述的二极管D7的阴极连接到二极管D8的阳极和灯管的导入端a。
本发明的无源功率因数校正电路，是利用提高产品的功率因数(PF)来达到减小谐波的产生。综所周知，提高PF其实就是拓展整流电路的导通角。因此，本发明的设计要点是：1.采样灯管处的高频电压来作为一种开关信号去控制BOOST电感的通断，使输入电压的电位低段能够使整流电路达到续流；2.利用一逐流电路来拓展输入电压高电位处的导通角；3.利用电解电容对高频信号的充放电提高产品直流电位中的直流成分，用以降低产品中灯管电流的波峰比(CF)。通过BOOST电路和逐流电路的组合可以使输入电压在整个周期内都处于导通状态，不存在死区现象，使产品的功率因数(PF)和谐波满足国标要求，通过3使灯管电流工作在波峰比(CF)小于1.7的条件下，有利于灯管的长寿命燃点。
从上面分析可知，本发明的无源功率因数校正电路，结构相对简单，利用少数的无源器件有效地将PF校正到0.99以上，谐波含量可以达到3C要求中L级标准；灯管电流的波峰比(CF)小于1.7，从而提高灯管的寿命；直流输出电压锋值不大于350V，这样对器件的选择拥有更大的余地。因此，它不仅达到了芯片的效果，而且解决了用芯片驱动输出直流电压高，不宜选材，应用成本高的缺点。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明在电子镇流器中的应用的实施例，其中虚框内是本发明电路。
图2是利用改进型逐流电路校正后输入电流波形。
图3是利用改进型逐流加BOOST电路校正后的输入电流波形。
图4是灯管电流工作时波形。
图5是工作时电路直流电压波形。
图6a是本发明无源功率因数校正电路的另一实施方式。
图6b是本发明无源功率因数校正电路在另一电子镇流器电路的应用。
具体实施方式
参照图1，电子镇流器电路包括电源输入电路、无源功率因数校正电路和DC/AC变换电路，其中电源输入电路包括由电容C1、电感L2构成的滤波电路和由D1、D2、D3、D4构成的全波整流电路以及电容C5。所述的DC/AC变换电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C4、电容C6、电容C10、电容C11、隔直电容C7A、隔直电容C7B、电容C8A、二极管D10、二极管D11、双向触发二极管D12、振荡线圈T1A、振荡线圈T1B、振荡线圈T1C、电感L1、三极管Q1和三极管Q2。
所述的无源功率因数校正电路，包括一BOOST电路和一逐流电路。所述的BOOST电路包括电感L3、电容C12和二极管D15，所述的电感L3的一端连接到电子镇流器的电源输入电路，另一端连接于二极管D15阳极和电容C12的并联端，电容C12的另一端连接到灯丝的导入端a，所述D15的阴极连接到电子镇流器的DC/AC变换电路的电容C7A。
所述的逐流电路包括电解电容C2A、电解电容C2B、二极管D6、二极管D7、二极管D8和二极管D9，所述的电解电容C2A的正极和二极管D9阴极连接到电子镇流器的DC/AC变换电路的电容C7A；所述的电解电容C2B的负极和二极管D6的阳极连接到产品中零线；所述的电解电容C2A的负极连接到二极管D6的阴极和二极管D7的阳极；所述的电解电容C2B正极连接到二极管D8的 阴极和二极管D9的阳极；所述的二极管D7的阴极连接到二极管D8的阳极和灯管的导入端a。
本发明的无源功率因数校正电路如下：
为了更好地理解本电路的工作原理，将电解电容C2A的正极与电解电容C2B的负极之间的电压定义为VDC。
电路上电工作以后，在0-90度相位，电源通过多路向电解充电，第一路是通过二极管D1、电感L3、二极管D15、电解电容C2A、二极管D7、二极管D8、电解电容C2B、二极管D4对电解电容C2A和电解电容C2B充电，这一路可以使输入电压一个周期30-90度基本维持导通。第二路是二极管D1、电感L3、二极管D15、电解电容C2A、二极管D7、电解电容C7B、二极管D4对电解电容C2A充电，由于灯丝的导入端a点电压是一个高频电压，它的最低电压要大大小于1/2VDC，故这路充电可以抬高VC2A的充电电压而不影响输入电流的导通角，这样的好处就是抬高VDC中的直流分量，从而减小灯管电流的波峰比(CF)，我们将这一路称为对电解电容C2A的补偿充电。另外一路对电解电容C2B的补偿充电是通过Va点的高压处(即大于1/2VDC时)，通过二极管D8对电解电容C2B充电，从而抬高电解电容C2B的的直流电位，这样的充电同样不会影响输入电流的导通角。通过对电解电容C2A和电解电容C2B的补偿充电，在不影响输入电流导通角的同时抬高了VDC电压的直流分量，从而减小了灯管电流的波峰比(CF)，这就是区别于普通逐流电路的最大优势。而电解电容C2A和电解电容C2B的放电回路和普通的逐流相同，在90-180度时，电解电容C2A会通过负载和二极管D6放电，VC2A放电完毕后，电解电容C2B通过二极管D9和负载放电，通过调试可以使相位在90-150度时，VDC的下降速度比输入电压要大，所以在这段期间内，二极管D1和二极管D4维持导通。校正后波形如图2所示。
通过以上电路的校正，功率因数可以达到0.9以上，但在0-30度和150-180度期间，二极管D1和二极管D3并不能导通，从而限制了功率因数的进一步提高，所以就增加了一个BOOST电路，通过电容C12将a点的高频电压偶合到b点，当b点电压高于VDC时，输入电压通过上面所诉述对电解电容C2A和电解电容C2B充电，当b点电压小于VDC时，输入电压通过电感L3，电容C12对a点充电，也就是对电感L3的储能，从而保证了输入电流的在低段的延续性， 从而使功率因数达到0.99以上，而BOOST电路的使命只是在0-30度和150-180度维持电流的延续就可以，所以就只需升不超过50V的电压就完全可以满足要求，可以通过对电容C12调整高频反馈量，从而将BOOST电压控制在允许范围以内。校正后波形如图3所示。
以上讨论为交流电的正半周，因为是桥式整流，所以负半周完全同理。
以上设计通过改进型的逐流电路对输入电流的谷峰部分进行校正，通过BOOST电路对输入电流谷底部分进行整流，通过两种校正的配合达到一种完美的校正结果。图4为校正后灯管电流的波形图，图5为工作时产品直流电压波形。
图6所示是本发明无源功率因数校正电路的另一实施方式。与前一实施方式不同之处在于电子镇流器的DC/AC变换电路中没有正电源端的隔直电容C7A，BOOST电路中的二极管D15连接到电子镇流器DC/AC变换电路的输入正端，即电解电容C2A的正极。其余结构与前-实施方式相同，也同样能够达到本发明的目的和技术效果。
图6b是本图1所示无源功率因数校正电路实施方式在另一电子镇流器电路的应用。在该电子镇流器电路中，灯丝输入端只有一个隔直电容C7A。
应该理解到的是：上述实施例只是对本发明的说明，而不是对本发明的限制，任何不超出本发明实质精神范围内的发明创造，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种电子镇流器无源功率因数校正电路，包括一BOOST电路和一逐流电路，其特征在于所述的BOOST电路串接在电子镇流器的电源输入电路和灯丝的导入端a之间，所述的逐流电路并联在所述的电子镇流器的DC/AC变换电路的前端；所述的BOOST电路包括电感L3、电容C12和二极管D15，所述的电感L3的一端连接到电子镇流器的电源输入电路，另一端连接于二极管D15阳极和电容C12的并联端，电容C12的另一端连接到灯丝的导入端a，所述二极管D15的阴极连接到DC/AC变换电路中正电源端的隔直功率电容C7A的一端，或者电子镇流器DC/AC变换电路的输入正端；所述的逐流电路包括电解电容C2A、电解电容C2B、二极管D6、二极管D7、二极管D8和二极管D9，所述的电解电容C2A的正极和二极管D9阴极连接到电子镇流器的DC/AC变换电路的电容C7A；所述的电解电容C2B的负极和二极管D6的阳极连接到产品中零线；所述的电解电容C2A的负极连接到二极管D6的阴极和二极管D7的阳极；所述的电解电容C2B正极连接到二极管D8的阴极和二极管D9的阳极；所述的二极管D7的阴极连接到二极管D8的阳极和灯管的导入端a。
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