CN1988340A - 一种功率因数预校正电源 - Google Patents

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Abstract

一种功率因数预校正电源，它涉及一种buck－boost型功率因数预校正电源。它解决了buck－boost电路输入极性和输出极性相反给其控制电路的实现所造成的困难。它的控制芯片的型号为MC33262或34262，桥式整流电路的正极输出端连接功率开关管的漏极，功率开关管的控制极连接控制芯片的脚7，功率开关管的源极连接电流采样电阻的一端和控制芯片的脚4，电流采样电阻的另一端连接电感的一端、三号电阻的一端，三号电阻的另一端连接四号电阻的一端和控制芯片的脚1，四号电阻通过二极管连接电感的另一端、桥式整流电路的负极输出端，控制芯片的脚3连接正弦电压参考信号发生器的输出端，控制芯片的脚5连接555震荡电路的输出端。

Description

一种功率因数预校正电源
技术领域
本发明涉及一种buck-boost型功率因数预校正电源。
背景技术
MC33262/34262型芯片是美国MOTOROLA公司生产的一种高性能、临界导通、电流型功率因数控制器。常应用于升压型BOOST功率因数校正电路的控制中，主要用于电子镇流器的预校正极和离线式有源前置变换器中。前置变换器使交流市电电流呈正弦波，并且与市电电压同相位，功率因数可接近1。目前最常用的前置变换器的电路形式为BOOST型电路。BOOST型电路的缺点是当输入的交流电压幅值与输出的直流电压相差不多时，功率因数比较低。比如对于400V进线的电子镇流器，为了获得400V的母线直流电压，采用boost电路就不能获得较高的功率因数了，需要选择buck-boost电路。但buck-boost电路的特点是：输入极性和输出极性相反，即不共地，这给其控制电路的实现造成了很大的困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种功率因数预校正电源，以解决传统buck-boost电路输入极性和输出极性相反给其控制电路的实现所造成的困难。本发明由控制芯片1、功率开关管Q、电流采样电阻R1、电感L、滤波电容C1、稳压电容C2、三号电容C3、三号电阻R3、四号电阻R4、二极管D、电源VCC、555震荡电路2、正弦电压参考信号发生器3和桥式整流电路4组成，控制芯片1的型号为MC33262或34262，桥式整流电路4的正极输出端连接功率开关管Q的漏极，功率开关管Q的控制极连接控制芯片1的脚7，功率开关管Q的源极连接电流采样电阻R1的一端和控制芯片1的脚4，电流采样电阻R1的另一端连接电感L的一端、滤波电容C1的一端、三号电阻R3的一端和稳压电容C2的一端并接地，三号电阻R3的另一端连接四号电阻R4的一端和控制芯片1的脚1，滤波电容C1的另一端、四号电阻R4的另一端和稳压电容C2的另一端连接二极管D的阴极，二极管D的阳极连接电感L的另一端、桥式整流电路4的负极输出端，控制芯片1的脚2通过三号电容C3连接控制芯片1的脚6，控制芯片1的脚6接地，控制芯片1的脚3连接正弦电压参考信号发生器3的输出端，控制芯片1的脚5连接555震荡电路2的输出端，控制芯片1的脚8接电源VCC的输出端。
如图1所示，由555震荡电路2发出的脉冲信号送给控制芯片1的过零电流检测信号输入端脚5，作为功率开关管Q导通的零电流参考信号。555震荡电路2发出定频的方波信号，脉冲的下降沿，使控制芯片1的脚7发出高电平，功率开关管Q导通，电流路径为：桥式整流电路4的正极输出端-功率开关管Q-电感L-桥式整流电路4的负极输出端。电流采样电阻R1串联在功率开关管Q的源极，用于检测开功率开关管Q的电流，在t1时刻，当电流上升到R1所限制的电感电流峰值：ILPK＝1.5V/R，控制芯片1内部电流环的误差放大器输出反转，控制芯片1通过内部的乘法器和时序逻辑电路使其脚7发出的驱动信号变为低电平，功率开关管Q关断，从而实现对输入电流的闭环控制。如图1所示，通过R3、R4采样的输出电压送给控制芯片1内部的误差放大器的输入脚，构成对输出电压的闭环控制。本发明利用MC33262/34262芯片巧妙的解决了buck-boost电路的电压闭环控制问题，使本发明输出的直流电压在340V～450V输入电压和很宽的负载范围(200W-700W)时非常稳定，输出母线电压纹波小于10V。本发明利用MC33262/34262的结构和工作原理，加以改造后应用在buck-boost型的功率因数校正电路，进线交流电压为400V，直流母线输出为400V，最大功率为700W，获得的功率因数大于0.96，应用于电子镇流器的前极功率因数校正，获得了良好的效果。
附图说明
图1是本发明的结构示意图，图2至图4是buck-boost电路的工作原理示意图，图5是buck-boost电路中流经功率开关S上的电流、功率开关S两端电压和电感L上的电流之间波形的时序关系图，图6是555震荡电路输出的脉冲信号与控制芯片输出的电压和电感L的电流之间波形的时序关系图，图7是实验所得的本发明的功率因数与输入功率之间变化关系示意图，图8是实验所得的本发明的功率因数与输入电压之间变化关系示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1具体说明本实施方式。本实施方式由控制芯片1、功率开关管Q、电流采样电阻R1、电感L、滤波电容C1、稳压电容C2、三号电容C3、三号电阻R3、四号电阻R4、二极管D、电源VCC、555震荡电路2、正弦电压参考信号发生器3和桥式整流电路4组成，控制芯片1的型号为MC33262或34262，桥式整流电路4的正极输出端连接功率开关管Q的漏极，功率开关管Q的控制极连接控制芯片1的脚7，功率开关管Q的源极连接电流采样电阻R1的一端和控制芯片1的脚4，电流采样电阻R1的另一端连接电感L的一端、滤波电容C1的一端、三号电阻R3的一端和稳压电容C2的一端并接地，三号电阻R3的另一端连接四号电阻R4的一端和控制芯片1的脚1，滤波电容C1的另一端、四号电阻R4的另一端和稳压电容C2的另一端连接二极管D的阴极，二极管D的阳极连接电感L的另一端、桥式整流电路4的负极输出端，控制芯片1的脚2通过三号电容C3连接控制芯片1的脚6，控制芯片1的脚6接地，控制芯片1的脚3连接正弦电压参考信号发生器3的输出端，控制芯片1的脚5连接555震荡电路2的输出端，控制芯片1的脚8接电源VCC的输出端。考虑管子承受的反向电压有1100V，功率开关管选IGBT：20N120CND，工作频率为25K。
下面结合图2至图5具体说明buck-boost电路，在图中，S代表功率开关管，U1代表经桥式整流电路4整流后的电压。buck-boost电路的特点：输入极性和输出极性(即R两端的输出电压)相反，即不共地，这给其控制电路的实现造成了很大难度。本专利利用MC33262/34262芯片巧妙的解决了buck-boost电路的电压闭环控制问题。如图1所示，通过分压电阻R3，R4采样的输出电压送给控制芯片的脚1，构成对输出电压的闭环控制，其效果从图7和图8可见，功率因数达到很高的数值。
具体实施方式二：下面结合图1具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式一的不同点是：正弦电压参考信号发生器3由变压器B、一号整流桥7、四号电容C4、五号电容C5、五号电阻R5和六号电阻R6组成，变压器B副边线圈S2的两端分别连接在一号整流桥7的两个输入端上，一号整流桥7的正极输出端连接四号电容C4的一端和五号电阻R5的一端，五号电阻R5的另一端连接控制芯片1的脚3、五号电容C5的一端和六号电阻R6的一端，一号整流桥7的负极输出端连接四号电容C4的另一端、五号电容C5的另一端和六号电阻R6的另一端并接地。本实施方式输入到控制芯片1的信号为直流脉动信号。本实施方式变压器原边线圈S1的两端分别连接在交流电源AC的两个输出端上，采用隔离变压器B将输入电源隔离并获得正弦电压参考信号。这样控制芯片1的地可以与buck-boost电路的输出地同地，与输入电源的地隔离。其它的组成和连接方式与实施方式一相同。
具体实施方式三：下面结合图1具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式二的不同点是：所述电源VCC由线圈S3和二号整流桥9组成，线圈S3设置在变压器B的副边上，线圈S3的两端分别连接在二号整流桥9的两个输入端上，二号整流桥9的正极输出端连接控制芯片1的脚8，二号整流桥9的负极输出端接地。如此设置，通过变压器B完成了控制芯片1的供电电源与输入电压的隔离。其它的组成和连接方式与实施方式二相同。

Claims (3)

1、一种功率因数预校正电源，其特征在于它由控制芯片(1)、功率开关管(Q)、电流采样电阻(R1)、电感(L)、滤波电容(C1)、稳压电容(C2)、三号电容(C3)、三号电阻(R3)、四号电阻(R4)、二极管(D)、电源(VCC)、555震荡电路(2)、正弦电压参考信号发生器(3)和桥式整流电路(4)组成，控制芯片(1)的型号为MC33262或34262，桥式整流电路(4)的正极输出端连接功率开关管(Q)的漏极，功率开关管(Q)的控制极连接控制芯片(1)的脚7，功率开关管(Q)的源极连接电流采样电阻(R1)的一端和控制芯片(1)的脚4，电流采样电阻(R1)的另一端连接电感(L)的一端、滤波电容(C1)的一端、三号电阻(R3)的一端和稳压电容(C2)的一端并接地，三号电阻(R3)的另一端连接四号电阻(R4)的一端和控制芯片(1)的脚1，滤波电容(C1)的另一端、四号电阻(R4)的另一端和稳压电容(C2)的另一端连接二极管(D)的阴极，二极管(D)的阳极连接电感(L)的另一端、桥式整流电路(4)的负极输出端，控制芯片(1)的脚2通过三号电容(C3)连接控制芯片(1)的脚6，控制芯片(1)的脚6接地，控制芯片(1)的脚3连接正弦电压参考信号发生器(3)的输出端，控制芯片(1)的脚5连接555震荡电路(2)的输出端，控制芯片(1)的脚8接电源(VCC)的输出端。
2、根据权利要求1所述的一种功率因数预校正电源，其特征在于正弦电压参考信号发生器(3)由变压器(B)、一号整流桥(7)、四号电容(C4)、五号电容(C5)、五号电阻(R5)和六号电阻(R6)组成，变压器(B)副边线圈(S2)的两端分别连接在一号整流桥(7)的两个输入端上，一号整流桥(7)的正极输出端连接四号电容(C4)的一端和五号电阻(R5)的一端，五号电阻(R5)的另一端连接控制芯片(1)的脚3、五号电容(C5)的一端和六号电阻(R6)的一端，一号整流桥(7)的负极输出端连接四号电容(C4)的另一端、五号电容(C5)的另一端和六号电阻(R6)的另一端并接地。
3、根据权利要求2所述的一种功率因数预校正电源，其特征在于所述电源(VCC)由线圈(S3)和二号整流桥(9)组成，线圈(S3)设置在变压器(B)的副边上，线圈(S3)的两端分别连接在二号整流桥(9)的两个输入端上，二号整流桥(9)的正极输出端连接控制芯片(1)的脚8，二号整流桥(9)的负极输出端接地。
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