CN201025693Y - 功因校正电路架构 - Google Patents

Abstract

本实用新型是有关于一种功因校正电路架构，是用于调整电源供应器中的整流单元输出的直流电流相位，包含一储能电感、一输出二极管、一开关单元、一脉宽调变单元、一检知电阻与一换流变压器，该换流变压器利用该整流单元输出的直流电流产生一感应电流，该感应电流在该检知电阻的两端产生一参考电压，使该脉宽调变单元得以藉该参考电压产生该开关单元的工作周期，使该开关单元得以控制该直流电流的流向而调整电流相位。本实用新型可以校正功率因素的电路，可以确实降低损耗，而可满足安规规范的要求与提升工作效率，非常适于实用。

Description

功因校正电路架构

技术领域

本实用新型涉及一种功因校正电路架构，特别是涉及一种利用一变压器与一电阻取得的脉宽调变单元所需参考电压，且可降低功率损耗的功因校正电路架构。

背景技术

现今电源供应器已经普遍应用于各种电子产品，且技术亦不断精进，其输出功率也不断上升，为了更进一步提高功率，势必要提高工作的效率。电源供应器的效率是参考一功率因素，该功率因素指的是有效功率与总耗电量(视在功率)之间的关系，也就是有效功率除以总耗电量(视在功率)的比值，有效功率愈接近总耗电量，则功率因素愈高，亦即工作效率愈好，工作效率的提升将能够达到实际输出功率提升、减少损耗、降低废热的优点，加上欧盟公布的安规与谐波规范，对各种电子产品的用电效率皆有高标准的要求，使各业者必须致力于改善产品用电的工作效率。目前研发电源供应器的企业普遍使用功因校正电路(Power Factor Correction)提高功率因素，尤其是主动式功因校正电路更将工作效率提高至80％以上，该主动式功因校正电路的工作原理是侦测输入电压位准，并利用一半导体开关单元(通常为一MOSFET)与一脉宽调变单元控制电流的相位，使输入的电流相位能调整接近电压的相位，提高实际功率。

现有习知的电路请参阅图1所示，是现有习知的电源供应器的电路方块图，交流电力输入后经过一整流单元1与一初级的滤波单元2后，将交流电力转换为直流电力送至后端电力输出单元3，而该滤波单元2与电力输出单元3之间设有一功因校正电路，该功因校正电路包括一开关单元4、一储能电感8、一输出二极管9、一检知电阻5以及一脉宽调变单元6，利用该开关单元4调整该整流单元1输出的直流电流相位，该脉宽调变单元6产生该开关单元4的工作周期，而该脉宽调变单元6利用一参考电压以产生该开关单元4的导通周期；而以往取得该参考电压的技术手段是在该开关单元4旁串联该检知电阻5，使该检知电阻5在直流电流流过时产生一参考电压，因此该脉宽调变单元6可以藉此调整该直流电流的相位；但是因为电源供应器的输出功率不断提升，其产生的直流电流亦随之增大，该现有习知的功因校正电路中的检知电阻5所产生的损耗亦日渐提升，其计算功率的算式如下：

P＝I²×R

为使该脉宽调变单元6辨别该检知电阻5两端的参考电压而工作，其方法之一是使用灵敏度较高的脉宽调变单元6，但该脉宽调变单元6的成本将上升，或者可使用较大的检知电阻5，使其两端产生的参考电压可放大至使该脉宽调变单元6可正确辨别，此方法又将增加该功因校正电路的损耗，导致产品无法通过各国安规的要求，故需要一改善的方案来达到价格合理且低损耗的目的。

由此可见，上述现有的功因校正电路在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型的功因校正电路架构，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。

有鉴于上述现有的功因校正电路存在的缺陷，本设计人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型的功因校正电路架构，能够改进一般现有的功因校正电路，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本实用新型。

发明内容

本实用新型的目的在于，有鉴于上述电源供应器输出功率上升，导致现有习用的功因校正电路损耗随之上升的问题，以及各国安规对于降低损耗的严格要求，而提供一种新型的功因校正电路架构，所要解决的技术问题是使其提供一种可以校正功率因素的电路，并且该电路可以确实降低损耗，而可以满足安规规范与提升工作效率，从而更加适于实用。

本实用新型的目的及解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。依据本实用新型提出的一种功因校正电路架构，用于包括一整流单元与电力输出单元的电源供应器，该功因校正电路架构是连接于该整流单元后端，并调整该整流单元后端的直流电流相位，其中，该功因校正电路架构包括：一接收整流后的直流电力进行储能放电的储能电感；一电性连接于该储能电感及电力输出单元之间的输出二极管；一并联于该整流单元后端的开关单元；一磁性材料；一串连于该开关单元且绕于该磁性材料的一次侧绕组；一绕于该磁性材料的二次侧绕组，该直流电流流留经上述一次侧绕组时，该二次侧绕组产生一感应电流；一跨接于该二次侧绕组两端的检知电阻，使该二次侧绕组的感应电流在该检知电阻两端产生一参考电压；以及一脉宽调变单元，以上述参考电压，产生该开关单元的工作周期，藉以调整该直流电流的相位。

本实用新型的目的及解决其技术问题还可以可采用以下的技术措施来进一步实现。

前述的功因校正电路架构，其中所述的整流单元是将输入的交流电力转换为直流电力。

前述的功因校正电路架构，其中所述的电力输出单元与输出二极管之间更包括有一主变压器。

前述的功因校正电路架构，其中所述的开关单元导通时该直流电流是流经开关单元，而该开关单元断开时则流至该电力输出单元。

前述的功因校正电路架构，其中所述的开关单元导通时，该直流电流的能量是储存于储能电感中。

前述的功因校正电路架构，其中所述的直流电流与感应电流的大小比例与该一次侧绕组与二次侧绕组的匝数比成反比。

前述的功因校正电路架构，其中所述的二次侧绕组的匝数大于该一次侧绕组，使二次侧绕组的感应电流小于一次侧的直流电流。

前述的功因校正电路架构，其中所述的参考电压是该感应电流流经该检知电阻所产生的电位差。

本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。经由以上可知，为了达到上述目的，依据本实用新型一种功因校正电路架构，包含一储能电感、一输出二极体、一脉宽调变单元与一开关单元以及由一磁性材料绕有一次侧绕组与二次侧绕组所形成的换流变压器，该功因校正电路架构是连接于电源供应器的一整流单元与一电力输出单元前端的主变压器之间，使该整流单元输出的直流电流流经该功因校正电路的换流变压器，使其二次侧绕组产生与流经该一次侧绕组的直流电流成等比例缩小的一感应电流，并在二次侧绕组跨接一检知电阻以取得一参考电压，该参考电压供该脉宽调变单元产生该开关单元的工作周期，而该开关单元调整直流电流的相位使其接近直流电压的相位。

借由上述的技术方案，本实用新型功因校正电路架构至少具有下列优点：由以上可知，本实用新型的检知电阻两端的参考电压大小是由该感应电流与该检知电阻决定，因此仅需要选用适当的该检知电阻即可提供该脉宽调变单元适当的参考电压，又由于该感应电流远小于该直流电流，因此在该检知电阻的功率损耗可以大幅度降低，若一次侧绕组与二次侧绕组的匝数比为1∶10，则该检知电阻上的功率损耗可以降至现有习知架构的百分之一，而形成损耗极低的功因校正电路架构。

因此，本实用新型提供了一种可以校正功率因素的电路，可以有效的克服现有技术的电源供应器输出功率上升，导致现有习用的功因校正电路损耗随之上升的问题，且可符合各国安规对于降低损耗的严格要求，故本实用新型可以校正功率因素的电路，可以确实降低损耗，而可以满足安规规范要求与提升工作效率，非常适于实用。

综上所述，本实用新型是有关于一种功因校正电路架构，是用于调整电源供应器中的整流单元输出的直流电流相位，包含一储能电感、一输出二极管、一开关单元、一脉宽调变单元、一检知电阻与一换流变压器，该换流变压器利用该整流单元输出的直流电流产生一感应电流，该感应电流在该检知电阻两端产生一参考电压，使该脉宽调变单元得以藉该参考电压产生该开关单元的工作周期，使该开关单元得以控制该直流电流的流向而调整电流相位。本实用新型利用一变压器与一电阻取得的脉宽调变单元所需参考电压，且可以降低功率的损耗。本实用新型具有上述诸多优点及实用价值，其不论在产品结构或功能上皆有较大的改进，在技术上有显著的进步，且较现有的功因校正电路具有增进的突出功效，从而更加适于实用，并具有产业广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是现有习知的电源供应器的方块图。

图2是本实用新型功因校正电路架构的实施例的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的功因校正电路架构其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

请参阅图2所示，是本实用新型功因校正电路架构的实施例的结构示意图。本实用新型的较佳实施方式如图2所示，是应用于电源供应器的功因校正电路中，该功因校正电路架构是连接于电源供应器的一整流单元1与一电力输出单元3前端的主变压器之间，该电源供应器具有一将交流电力转换为直流电力的整流单元1以及输出直流电力的电力输出单元3，该整流单元1与电力输出单元3之中更可包含一滤波单元2，而本实用新型的功因校正电路架构并联于该整流单元1与电力输出单元3之间。

该功因校正电路架构，包含一储能电感8、一输出二极体9、一开关单元4、一脉宽调变单元6、一检知电阻5以及由一次侧、二次侧绕组绕于一磁性材料上形成的一换流变压器7；其中：

该整流单元1输出的直流电流在该开关单元4断开时流经该电力输出单元3，而在该开关单元4导通时流经该开关单元4且将能量储存于该储能电感8，藉由控制该开关单元4的导通与断开而形成一与电压相位接近的电流波形；

该开关单元4，是受控于一脉宽调变单元6，该开关单元4的工作周期是由该脉宽调变单元6比较整流单元1输出的直流电压与一参考电压而产生，而该参考电压的产生是藉流经该开关单元4的直流电流而产生，该开关单元4旁串联该换流变压器7的一次侧绕组，使该开关单元4导通时直流电流流经该换流变压器7的一次侧绕组，而在该换流变压器7的二次侧绕组产生一感应电流，该换流变压器7的二次侧绕组的两端跨接有一检知电阻5，使感应电流在该检知电阻5的两端产生一电位差供该脉宽调变单元6作为参考电压；

该换流变压器7的二次侧绕组的匝数大于该一次侧绕组的匝数，因此该直流电流与感应电流的大小比例与该一次侧绕组与二次侧绕组的匝数比成反比，亦即一次侧绕组匝数固定时，二次侧绕组匝数愈多则感应电流愈小，故感应电流远小于该直流电流，根据欧姆定律：

V＝I×R

可以得知：该检知电阻5两端的参考电压大小是由该感应电流与该检知电阻5决定，因此仅需要选用适当的检知电阻5即可以提供该脉宽调变单元6适当的参考电压，又由于该感应电流远小于该直流电流，因此在该检知电阻5的功率损耗可以大幅度降低，若一次侧绕组与二次侧绕组的匝数比为1∶10，则该检知电阻5上的功率损耗可以降至现有习知架构的百分之一，而形成损耗极低的功因校正电路架构。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种功因校正电路架构，用于包括一整流单元(1)与电力输出单元(3)的电源供应器，该功因校正电路架构是连接于该整流单元(1)后端，并调整该整流单元(1)后端的直流电流相位，其特征在于该功因校正电路架构包括：

一接收整流后的直流电力进行储能放电的储能电感(8)；

一电性连接于该储能电感(8)及电力输出单元(3)之间的输出二极管(9)；

一并联于该整流单元(1)后端的开关单元(4)；

一磁性材料；

一串连于该开关单元(4)且绕于该磁性材料的一次侧绕组；

一绕于该磁性材料的二次侧绕组，该直流电流流留经上述一次侧绕组时，该二次侧绕组产生一感应电流；一跨接于该二次侧绕组两端的检知电阻(5)，使该二次侧绕组的感应电流在该检知电阻(5)两端产生一参考电压；以及

一脉宽调变单元(6)，以上述参考电压，产生该开关单元(4)的工作周期，藉以调整该直流电流的相位。

2.根据权利要求1所述的功因校正电路架构，其特征在于其中所述的整流单元(1)是将输入的交流电力转换为直流电力。

3.根据权利要求1所述的功因校正电路架构，其特征在于其中所述的电力输出单元(3)与输出二极管(9)之间更包括有一主变压器。

4.根据权利要求1所述的功因校正电路架构，其特征在于其中所述的开关单元(4)导通时该直流电流是流经开关单元(4)，而该开关单元(4)断开时则流至该电力输出单元(3)。

5.根据权利要求1所述的功因校正电路架构，其特征在于其中所述的开关单元(4)导通时，该直流电流的能量是储存于储能电感(8)中。

6.根据权利要求1所述的功因校正电路架构，其特征在于其中所述的直流电流与感应电流的大小比例与该一次侧绕组与二次侧绕组的匝数比成反比。

7.根据权利要求1所述的功因校正电路架构，其特征在于其中所述的二次侧绕组的匝数大于该一次侧绕组，使二次侧绕组的感应电流小于一次侧的直流电流。

8.根据权利要求1至7中任一权利要求所述的功因校正电路架构，其特征在于其中所述的参考电压是该感应电流流经该检知电阻(5)所产生的电位差。

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