CN201156708Y - 具有有源功率因数校正功能的电源适配器 - Google Patents

Abstract

一种具有有源功率因数校正功能的电源适配器，包括：电磁干扰滤波器、整流模块、有源功率因数校正模块、反激变换模块及输出模块，电磁干扰滤波器与整流模块电性连接，整流模块与有源功率因数校正模块电性连接，有源功率因数校正模块与反激变换模块电性连接，反激变换模块与输出模块电性连接。本实用新型具有有源功率因数校正功能的电源适配器，其空载损耗小、功率因数高，适合绿色环保的要求，同时其结构简单、成本低，适合推广应用。

Description

具有有源功率因数校正功能的电源适配器

技术领域

本实用新型关于一种电源适配器，特别是指一种具有有源功率因数校正功能的电源适配器。

背景技术

随着科学技术的不断发展，人们的工作和生活离不开电力。为便于用电人们创造了多种适用于工业生产或民用的电源插座和与适配的插头，从而提高生产效率和生活质量。电源适配器作为一种小型便携式电子设备及电子电器的供电电源变换设备，一般由整理模块、反激变换模块及输出模块组成。然而现有市场上的电源适配器在输入功率大于75W时，其待机功率往往很高，一般大于0.75W，且功率因数和效率也很低，不了利于节约能源。因此很多电源适配器在使用时往往都需要另外配备有源功率因数校正电路(APFC)，使其功率因数达到0.9以上，但同时又要使待机功率小于0.75W，又必须使APFC在待机时不工作，以节省功率，所以又要另外加上一些电路使APFC在待机时关闭，其安装调试麻烦，给使用造成很多不便。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种具有有源功率因数校正功能的电源适配器，其空载损耗小、功率因数高，适合绿色环保的要求，同时其结构简单、成本低，适合推广应用。

为实现在上述目的，本实用新型提供一种具有有源功率因数校正功能的电源适配器，包括：整流模块、有源功率因数校正模块、反激变换模块及输出模块，整流模块与有源功率因数校正模块电性连接，有源功率因数校正模块与反激变换模块电性连接，反激变换模块与输出模块电性连接。

所述的具有有源功率因数校正功能的电源适配器，还包括一电磁干扰滤波器，该电磁干扰滤波器与整流模块的输入端电性连接，电磁干扰滤波器输入端并联一安规电容，安规电容的后级依次串联两个共模滤波器。

所述的有源功率因数校正模块包括：一有源功率因数校正变压器、一有源功率因数校正控制芯片、及电性连接有源功率因数校正变压器和有源功率因数校正控制芯片的辅助控制电路。

所述的有源功率因数校正控制芯片为L6561/2、UCC38051或NCP1606芯片。

所述的有源功率因数校正模块还包括一功率因数校正跟随控制电路，该功率因数校正跟随控制电路的输入端与整流模块输出电性连接，输出端与有源功率因数校正控制芯片电性连接。

所述的反激变换模块包括：一开关电源控制芯片、一开关电源控制电路及一反激变换变压器，反激变换变压器具有一初级绕组，一辅助绕组，及一次级绕组，反激变换变压器的辅助绕组与有源功率因数校正控制芯片的启动电压控制脚电性连接，输出模块与反激变换变压器的次级绕组电性连接。

所述的开关电源控制芯片为NCP1207芯片。

本实用新型的有益效果是：本实用新型具有有源功率因数校正功能的电源适配器，通过加入电磁干扰滤波器和有源功率因数校正模块，使其在效防止电磁干扰的同时提高了功率因数，且，反激变换模块在空载和轻载时工作在跳周期模式，有源功率因数校正模块在空载时不工作，因此能大大降低电源适配器的空载损耗，以节约能源，达到绿色环保的要求。

为了能更进一步了解本实用新型的特征以及技术内容，请参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制。

附图说明

下面结合附图，通过对本实用新型的具体实施方式详细描述，将使本实用新型的技术方案及其他有益效果显而易见。

附图中，

图1为本实用新型第一实施例的电路原理图；

图2为本实用新型第二实施例的电路原理图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为实现预定目的所采取的技术手段及功效，请参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图，相信本实用新型的目的、特征与特点，应当可由此得到深入且具体的了解，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制。

参阅图1，本实用新型具有有源功率因数校正功能的电源适配器包括：EMI(电磁干扰)滤波器10、整流模块20、APFC(有源功率因数校正)模块30、反激变换模块40及输出模块50。EMI滤波模块10与整流模块20电性连接，整流模块20与APFC模块30电性连接，APFC模块30与反激变换模块40电性连接，反激变换模块40与输出模块50电性连接。

EMI(电磁干扰)滤波器10为LC滤波器，其输入端并联一安规电容C1，安规电容C1的后级依次串联两个共模滤波器LF1、LF2。安规电容C1一端连接共模滤波器LF1的第一脚，另一端连接共模滤波器LF1的第四脚，共模滤波器LF1的第二脚接共模滤波器LF2的第一脚，共模滤波器LF1的第三脚接共模滤波器LF2的第四脚，共模滤波器LF1的第二、三脚与输入整流模块连接。该电容C1容值不宜选择太大，否则会使功率因数值降低，但又不宜选择太小，否则容易使EMI滤波模块10传导部分的前端频段超标准，本实用新型选用了容量较小的0.1uF X2安规电容。与安规电容C1串联的是两个共模滤波器LF1、LF2，为了弥补C1的容值，将共模滤波器LF2(两个绕组分开)的感值加大至40mH以上。C1和LF2的漏感(L，一般为感值的5％)构成差模滤波器(取截止频率Fc＝1/(2π×LC1)＝50KH，欧盟EMI标准EN55022B的起扫频率为150KH)，以抑制EMI传到部分的前端频段的幅值。共模滤波器LF1(500uH)主要抑制EMI后端较高频段的幅值，采用双绞并绕(一根为三层绝缘线)，以减小滤波器的分布电容导致的不良影响。

整流模块20采用现有技术模块，这里不再赘述。

APFC模块30包括一APFC(有源功率因数校正)变压器、一APFC控制芯片及辅助控制电路。APFC变压器初级一端与整流模块20的输出端电性连接，APFC变压器初级另一端连接一快恢复二极管D3，快恢复二极管D3的另一端连接一热敏电阻NTC，热敏电阻NTC的另一端连接一电解电容C7，电解电容C7另一端接地。热敏电阻NTC与快恢复二极管D3连接的一端还连接一二极管D1，二极管D1的正极连接整流模块20的输出，二极管D1的负极连接热敏电阻NTC。二极管D1在APFC变压器工作之前给电解电容C7充电，防止APFC变压器因C7电压低，而通过较大的电流，导致磁芯饱和。APFC控制芯片为L6561/2、UCC38051或NCP1606芯片，APFC控制芯片第三脚通过一电阻分压电路连接到整流模块20的输出端，电阻分压电路为两个串联的电阻R3和R4，通过调整R3和R4的电阻比值使APFC控制芯片第三脚得输入电压为0-3V之间；APFC控制芯片第一脚接一电阻分压电路的分压点，该电阻分压电路也为两个串联的电阻R8和R9，R8的一端与R9的一端电性连接，R8的另一端与APFC模块30输出电性连接，R9的另一端接地，该电阻分压电路的分压点为R8和R9的连接点；APFC控制芯片第一脚与第二脚之间连接一电容C5，电容C5两端并联一电容C4和电阻R6的串联电路，该电容C5、电容C4、和电阻R6连接在APFC控制芯片第一脚与第二脚之间组成一比例积分电路，以抑制高频干扰，提高稳定性；APFC控制芯片第五脚连接一电阻R5，电阻R5的另一端连接APFC变压器次级的一端，APFC变压器次级的另一端接地，APFC控制芯片第七脚连接一电阻R43，R43的另一端连接开关元件Q1的控制极，Q1的漏极连接快恢复二极管D3的正极，Q1的源极通过一电阻R7接地，APFC控制芯片第五脚为APFC电压器电流过零检测脚，当APFC电压器电流过零后才开通Q1，以实现不连续导电或临界工作方式；APFC控制芯片的第四脚为电流检测脚，其连接Q1的源极；APFC控制芯片的第六脚接地；APFC控制芯片的第八脚连接一22uF/16V的电解电容C6，电解电容C6的另一端接地，APFC控制芯片的第八脚还与反激变换模块40的变压器Nb绕组的整流输出连接。

APFC变压器为升压变压器，90W功率时，为PQ2625，感值为0.7mH，120W功率时，为PQ3230，感值为0.5mH。

Q1为NMOSFET(N沟道场效应管)，90W功率时，为STP8NA50500V/8A，120W功率时，为STP10NA50 500V/10A.

D3为APFC模块30的输出整流二极管，采用600V/4A的超快恢复MUR460。

反激变换模块40与APFC模块30的输出电性连接，其包括：开关电源控制芯片NCP1207、开关电源控制电路及反激变换变压器T1。反激变换变压器T1具有一初级绕组Np，一辅助绕组Nb，及一次级绕组。辅助绕组Nb一端接地，另一端与APFC控制芯片的第八脚(启动电压控制脚)电性连接，该端还与开关电源控制芯片NCP1207的第一脚连接，开关电源控制芯片NCP1207第五脚连接一电阻R14，电阻R14的另一端连接检测开关管Q2的控制极，Q2的漏极连接反激变换变压器T1的Np绕组的一端，反激变换变压器T1的Np绕组的另一端连接APFC模块30的输出，Q2的源极通过一电阻R9接地。检测开关管Q2的漏极电压谷点是通过Nb绕组来实现的，当Nb绕组的交流感应电压低于芯片第一脚内部的阀值(0.05V)时，认为此时是开关管Q2的漏极电压谷点，开通Q2，这样的开关损耗最小。开关电源控制芯片NCP1207第一脚同时具有输出过电压检测能力，NCP1207内部具有1mS软起动电路。反激变换变压器T1 90W功率时，为PQ2625，感值为0.8mH，120W功率时，为PQ3230，感值为0.6mH。输出空载时，变压器Nb绕组的整流输出电压V(Nb)为9V，达不到前级APFC控制芯片的最低启动电压(11V)，所以不会工作。当输出功率达到额定的1/4左右时，变压器Nb绕组的整流输出电压V(Nb)将会达到前级APFC控制芯片的最低启动电压，APFC控制芯片开始工作，将PFC提高到0.95以上。开关电源控制芯片NCP1207第三脚通过一电阻R16连接Q2的源极，电阻R16的阻值决定了开关电源控制芯片NCP1207是否工作在跳周期工作方式，阻值越大，输出功率越大才结束跳周期工作方式。以使开关电源控制芯片NCP1207在空载和轻载时能工作在跳周期工作方式，降低该电源适配器的空载损耗。

输出模块50与反激变换模块40的输出(反激变换变压器T1的次级绕组)电性连接，该输出模块50采用现有技术模块，这里不再赘述。

本实用新型具有有源功率因数校正功能的电源适配器加入了有源功率因数校正电路，使得本电源适配器的功率因数能达到0.95以上，满足绿色环保的要求。另外，由于反激变换模块40的反激变换变压器T1的辅助绕组Nb为APFC模块30的APFC控制芯片提供工作电压，当电源适配器空载时，反激变换变压器T1的辅助绕组Nb的感应电压在APFC控制芯片的最低启动电压以下，因而，APFC模块30在电源适配器空载时不会工作，因而待机功率小。且开关电源控制芯片NCP1207在空载和轻载时能工作在跳周期工作方式，以进一步降低电源适配器的空载损耗使其待机功率小于0.5W。

图2本实用新型第二实施例的电路原理图，本实用新型具有有源功率因数校正功能的电源适配器电路结构与上一实施例基本相同，不同的是本实施例中APFC模块30部分加了一功率因数校正跟随控制电路60，该功率因数校正跟随控制电路60的输入连接整流模块20的输出，功率因数校正跟随控制电路60的输出连接APFC控制芯片的第一脚。APFC控制芯片的第一脚通过一电阻连接已开关管Q7的漏极，开关管Q7的源极接地，开关管Q7的控制极通过电阻分压电路与整流模块20的输出电性连接。电阻分压电路为两个串联的电阻R30、R31，R30与R31一端电性连接，R30的另一端与整流模块20的输出电性连接，R31的另一端接地。开关管Q7的控制极与R30和R31的连接端电性连接。此功率因数校正跟随控制电路60可根据APFC模块30的输出自动调整APFC控制芯片的电压基准值，提高本电源适配器的功率因数值。

功率因数校正跟随控制电路60，控制APFC控制芯片的第一脚的电压，在输入电压85-132V时，使APFC模块30的输出为250V左右；在输入电压175-264V时，使APFC模块30的输出为400V左右。这样，在输入电压85-132V时，有较高的效率(APFC模块30承受的电压小于固定的400V输出电压)，APFC模块30的变压器和高压MOSFET可用较小规格的，成本也低。

本实用新型具有有源功率因数校正功能的电源适配器通过加入电磁干扰滤波器和有源功率因数校正模块，使其在效防止电磁干扰的同时提高功率因数，而反激变换模块在空载和轻载时工作在跳周期模式，具有较小的空载损耗，且，反激变换模块能自动调整有源功率因数校正模块，使其在空载时不工作，以进一步降低该电源适配器的空载损耗，以节约能源，达到绿色环保的要求。

以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本实用新型后附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1、一种具有有源功率因数校正功能的电源适配器，其特征在于，包括：整流模块、有源功率因数校正模块、反激变换模块及输出模块，整流模块与有源功率因数校正模块电性连接，有源功率因数校正模块与反激变换模块电性连接，反激变换模块与输出模块电性连接。

2、如权利要求1所述的具有有源功率因数校正功能的电源适配器，其特征在于，还包括一电磁干扰滤波器，该电磁干扰滤波器与整流模块的输入端电性连接，电磁干扰滤波器输入端并联一安规电容，安规电容的后级依次串联两个共模滤波器。

3、如权利要求1所述的具有有源功率因数校正功能的电源适配器，其特征在于，有源功率因数校正模块包括一有源功率因数校正变压器、一有源功率因数校正控制芯片、及电性连接有源功率因数校正变压器和有源功率因数校正控制芯片的辅助控制电路。

4、如权利要求3所述的具有有源功率因数校正功能的电源适配器，其特征在于，有源功率因数校正变压器初级一端与整流模块的输出端电性连接，有源功率因数校正变压器初级另一端连接一快恢复二极管，快恢复二极管的另一端连接一热敏电阻，热敏电阻的另一端连接一电解电容，电解电容另一端接地，热敏电阻与快恢复二极管连接的一端还连接一二极管，二极管的正极连接整流模块的输出，二极管的负极连接热敏电阻，有源功率因数校正控制芯片第三脚通过一电阻分压电路连接到整流模块的输出端；有源功率因数校正控制芯片第一脚通过另一电阻分压电路连接到有源功率因数校正模块的输出端；有源功率因数校正控制芯片第一脚与第二脚之间通过连接电阻电容组成一比例积分电路；有源功率因数校正控制芯片第五脚连接一电阻，该电阻的另一端连接有源功率因数校正变压器次级的一端，有源功率因数校正变压器次级的另一端接地，有源功率因数校正控制芯片第七脚连接一电阻，该电阻的另一端连接一开关元件的控制极，开关元件的漏极连接快恢复二极管的正极，开关元件的源极通过一电阻接地；有源功率因数校正控制芯片的第四脚连接开关元件的源极；有源功率因数校正控制芯片的第六脚接地；有源功率因数校正控制芯片的第八脚连接一电解电容，该电解电容的另一端接地。

5、如权利要求3所述的具有有源功率因数校正功能的电源适配器，其特征在于，有源功率因数校正控制芯片为L6561/2、UCC38051或NCP1606芯片。

6、如权利要求3所述的具有有源功率因数校正功能的电源适配器，其特征在于，有源功率因数校正模块还包括一功率因数校正跟随控制电路，该功率因数校正跟随控制电路的输入端与整流模块输出电性连接，输出端与有源功率因数校正控制芯片电性连接。

7、如权利要求3所述的具有有源功率因数校正功能的电源适配器，其特征在于，反激变换模块包括：一开关电源控制芯片、一开关电源控制电路及一反激变换变压器，反激变换变压器具有一初级绕组，一辅助绕组，及一次级绕组，反激变换变压器的辅助绕组与有源功率因数校正控制芯片的启动电压控制脚电性连接，输出模块与反激变换变压器的次级绕组电性连接。

8、如权利要求7所述的具有有源功率因数校正功能的电源适配器，其特征在于，反激变换变压器辅助绕组一端分别与有源功率因数校正控制芯片第八脚和开关电源控制芯片第一脚电性连接，另一端接地；开关电源控制芯片第五脚通过一电阻连接一检测开关管的控制极，该检测开关管的漏极连接反激变换变压器的初级绕组的一端，该反激变换变压器初级绕组的另一端连接有源功率因数校正模块的输出，该检测开关管的源极通过一电阻接地；开关电源控制芯片第三脚通过一电阻连接检测开关管的源极。

9、如权利要求7所述的具有有源功率因数校正功能的电源适配器，其特征在于，开关电源控制芯片为NCP1207芯片。