CN202050359U - 一种零延时临界导通模式的功率因素校正模块 - Google Patents

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Abstract

一种零延时临界导通模式的功率因素校正模块，包括输入滤波电容（C1）、输出滤波电容（C2）、升压电感（L1）、升压二极管（D1）、PFC控制单元（3）、开关单元（6）、开关单元电流取样单元（4）、PFC控制单元电源模块（8）、零点取样单元（7）等，其要点在于所述零点取样单元（7）的输入端通过一低频滤波电容（C3）接至升压电感（L1）的输出端，所述PFC控制单元电源模块（8）的输入端接至升压二极管（D1）的输出侧，且设置了一旁路二极管（D2）跨接在升压电感（L1）的输入端和升压二极管（D1）的输出侧，本实用新型解决了现有技术存在的开关电源启动时段功率因素不高的问题。

Description

一种零延时临界导通模式的功率因素校正模块
技术领域
本实用新型涉及一种零延时临界导通模式的功率因素校正模块,其属于开关电源的功率因素校正装置类。
背景技术
开关电源其前端通常采用全波桥式整流和大容量滤波电容，将交流电转换为直流电，供给后级的DC-DC变换器或DC-AC逆变器供电，由于大容量滤波电容上的纹波很小，导致整流二极管只在交流电峰值区域才由于正偏置而导通，为此，AC输入电流呈尖峰脉冲状，这种严重失真的AC输入电流波形，包含的谐波成份很多，有文献报导，其中的三次谐波成份就高达60%，总谐波成份（THD）大于等于120%。这样，即使电流基波与AC电压之间的相位相同，其功率因素（PF）也只能达到64%左右。AC输入电流谐波造成的功率因素下降不符合能效标准，为现行的能源法规所不允许，同时还会影响同一供电网络中的其它设备，对电网造成污染。为此，现行的行业标准要求对变形的AC输入电流波形进行整形，使之成为与市电波形相同的正弦波形并与AC输入电压相位相同。
为了适应这一要求，现有的开关电源都设置了所谓的功率因素校正（PFC）模块，其中适用最为普遍的是有源临界导通模式功率因素校正模块，亦称之为PFC模块，如附图1所示，在现有技术中，所述的有源临界导通模式功率因素校正模块位于桥式整流器（1）之后，包括输入滤波电容（C1）、输出滤波电容（C2）、升压电感（L1）、辅助线圈（L2）、升压二极管（D1）、PFC控制单元（3）、前端电压取样单元（2）、后端电压取样单元（5）、开关单元（6）、开关单元电流取样单元（4）、PFC控制单元电源模块（8）、零点取样单元（7），所述输入滤波电容（C1）和前端电压取样单元（2）并接在桥式整流器（1）的直流输出端，其中前端电压取样单元（2）的输出接至PFC控制单元（3），所述后端电压取样单元（5）并接在升压二极管（D1）的输出侧，且其输出亦接至PFC控制单元（3），升压电感（L1）的输入端接至桥式整流器（1）的直流输出端的正极，输出端连接升压二极管（D1）的正极,所述输出滤波电容（C2）并接在升压二极管（D1）的输出侧，所述辅助线圈（L2）与升压电感（L1）耦合，所述辅助线圈（L2）的一侧接地，另一侧连接零点取样单元（7）的输入端，所述零点取样单元（7）的输出连接到PFC控制单元（3），所述辅助线圈（L2）的中间输出端接至PFC控制单元电源模块（8），所述PFC控制单元电源模块（8）接至PFC控制单元（3），向PFC控制单元（3）提供工作电压，所述开关单元（6）的一端连接至升压电感（L1）的输出端，另一端连接开关单元电流取样单元（4），所述开关单元电流取样单元（4）的另一端接地，输出端接至PFC控制单元（3）。现有技术的这种有源临界导通模式功率因素校正（PFC）模块，所述的开关单元电流取样单元（4）一般包括低通滤波器，其上的电压信号输入到PFC控制单元（3）中，当PFC控制单元（3）控制开关单元（6）导通时，升压二极管（D1）截止，通过升压电感（L1）的电流全部流过开关单元（6），并从零开始线性增加，一旦开关单元电流取样单元（4）上的电压信号，超过了PFC控制单元（3）所限定的值，PFC控制单元（3）控制开关单元（6）阻断，升压二极管（D1）导通，升压电感（L1）中的电流从峰值线性降低，一旦升压电感（L1）中的电流为零，零点取样单元（7）将通过辅助线圈（L2）感知这一状态，并输出一相应的信号到PFC控制单元（3），PFC控制单元（3）则在这时驱动开关单元（6）导通。为此，升压电感（L1）中的峰值电感电流，时刻追踪AC输入电压的瞬时变化轨迹，而升压电感（L1）中的高频三角波电感电流又被输入滤波电容（C1）所滤掉，这样就得到了呈正弦波形的平均电流，而且相位与AC输入电压相差无几，这样就使得整个系统呈纯阻性，功率因素接近1。
现有技术中的这种临界导通模式的功率因素校正模块存在的问题在于，PFC控制单元（3）的工作电压是通过PFC控制单元电源模块（8）从与升压电感（L1）耦合的辅助线圈（L2）中取得的，在启动的瞬间，需要一定的时间充电才能使与升压电感（L1）耦合的辅助线圈（L2）的输出的电压达到PFC控制单元（3）能工作的正常电压，另一方面，零点取样单元（7）的输入也是来源于与升压电感（L1）耦合的辅助线圈（L2），同理在启动时，零点的采集会存在延时，以上所述的结果是在启动的时段，整个开关电源的功率因素达不到稳定工作状态下的值。如果开关电源的工作状态是长时间稳定工作的模式，前述存在的问题不成为问题，但在开关电源是应用于需要高频率反复启动的情况下，则前述的问题所带来的开关电源在启动时段功率因素降低的问题，则是必须要加以解决的问题，为此，现有技术有进一步改进的必要。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种零延时临界导通模式的功率因素校正模块，以解决现有技术存在的问题。
本实用新型的一种零延时临界导通模式的功率因素校正模块，包括输入滤波电容（C1）、输出滤波电容（C2）、升压电感（L1）、升压二极管（D1）、PFC控制单元（3）、前端电压取样单元（2）、后端电压取样单元（5）、开关单元（6）、开关单元电流取样单元（4）、PFC控制单元电源模块（8）、零点取样单元（7），所述输入滤波电容（C1）和前端电压取样单元（2）并接在桥式整流器（1）的直流输出端，其中前端电压取样单元（2）的输出接至PFC控制单元（3），所述后端电压取样单元（5）并接在升压二极管（D1）的输出侧，且其输出亦接至PFC控制单元（3），升压电感（L1）的输入端接至桥式整流器（1）的直流输出端的正极，输出端连接升压二极管（D1）的正极,所述输出滤波电容（C2）并接在升压二极管（D1）的输出侧，所述零点取样单元（7）的输出连接到PFC控制单元（3），所述PFC控制单元电源模块（8）的输出接至PFC控制单元（3），所述开关单元（6）的一端连接至升压电感（L1）的输出端，另一端连接开关单元电流取样单元（4），所述开关单元电流取样单元（4）的另一端接地，输出端接至PFC控制单元（3），其特征在于所述零点取样单元（7）的输入端通过一低频滤波电容（C3）接至升压电感（L1）的输出端，所述PFC控制单元电源模块（8）的输入端接至升压二极管（D1）的输出侧，且设置了一旁路二极管（D2）跨接在升压电感（L1）的输入端和升压二极管（D1）的输出侧。
本实用新型的这种零延时临界导通模式的功率因素校正（PFC）模块，通过将所述零点取样单元（7）的输入端通过一低频滤波电容（C3）接至升压电感（L1）的输出端，以及将所述PFC控制单元电源模块（8）的输入端接至升压二极管（D1）的输出侧，并在设置了一旁路二极管（D2）跨接在升压电感（L1）的输入端和升压二极管（D1）的输出侧这样的技术措施，彻底解决了现有技术存在的开关电源在启动时，PFC控制单元（3）达到能正常工作状态有延时，以及零点取样单元（7）零点取样有延时的问题，从而解决了开关电源在启动时段功率因素不高的问题。
附图说明
图1是现有的一种临界导通模式的功率因素校正模块结构示意图。
图2是本实用新型较佳实施例提供的一种零延时临界导通模式的功率因素校正模块结构示意图。
各图中，1为桥式整流器、2为前端电压取样单元、3为PFC控制单元、4为开关单元电流取样单元、5为后端电压取样单元、6为开关单元、7为零点取样单元、8为PFC控制单元电源模块、C1为输入滤波电容、C2为输出滤波电容、C3为低频滤波电容、L1为升压电感、L2为辅助线圈、D1为升压二极管、D2为旁路二极管。
具体实施方式
以下将结合本实用新型较佳实施例提供的一种零延时临界导通模式的功率因素校正模块及其附图对本实用新型作进一步说明。
本较佳实施例提供的一种零延时临界导通模式的功率因素校正模块，如附图2所示，包括输入滤波电容C1、输出滤波电容C2、升压电感L1、升压二极管D1、PFC控制单元3、前端电压取样单元2、后端电压取样单元5、开关单元6、开关单元电流取样单元4、PFC控制单元电源模块8、零点取样单元7，所述输入滤波电容C1和前端电压取样单元2并接在桥式整流器1的直流输出端，其中前端电压取样单元2的输出接至PFC控制单元3，所述后端电压取样单元5并接在升压二极管D1的输出侧，且其输出接至PFC控制单元3，升压电感L1的输入端接至桥式整流器1的直流输出端的正极，输出端连接升压二极管D1的正极,所述输出滤波电容C2并接在升压二极管D1的输出侧，所述零点取样单元7的输出连接到PFC控制单元3，所述PFC控制单元电源模块8的输出接至PFC控制单元3，所述开关单元6的一端连接至升压电感L1的输出端，另一端连接开关单元电流取样单元4，所述开关单元电流取样单元4的另一端接地，输出端接至PFC控制单元3，在本较佳实施例中，所述零点取样单元7的输入端通过一低频滤波电容C3接至升压电感L1的输出端，所述PFC控制单元电源模块8的输入端接至升压二极管D1的输出侧，且设置了一旁路二极管D2跨接在升压电感L1的输入端和升压二极管D1的输出侧。

Claims (1)

1.一种零延时临界导通模式的功率因素校正模块，包括输入滤波电容（C1）、输出滤波电容（C2）、升压电感（L1）、升压二极管（D1）、PFC控制单元（3）、前端电压取样单元（2）、后端电压取样单元（5）、开关单元（6）、开关单元电流取样单元（4）、PFC控制单元电源模块（8）、零点取样单元（7），所述输入滤波电容（C1）和前端电压取样单元（2）并接在桥式整流器（1）的直流输出端，其中前端电压取样单元（2）的输出接至PFC控制单元（3），所述后端电压取样单元（5）并接在升压二极管（D1）的输出侧，且其输出接至PFC控制单元（3），升压电感（L1）的输入端接至桥式整流器（1）的直流输出端的正极，输出端连接升压二极管（D1）的正极,所述输出滤波电容（C2）并接在升压二极管（D1）的输出侧，所述零点取样单元（7）的输出连接到PFC控制单元（3），所述PFC控制单元电源模块（8）的输出接至PFC控制单元（3），所述开关单元（6）的一端连接至升压电感（L1）的输出端，另一端连接开关单元电流取样单元（4），所述开关单元电流取样单元（4）的另一端接地，输出端接至PFC控制单元（3），其特征在于所述零点取样单元（7）的输入端通过一低频滤波电容（C3）接至升压电感（L1）的输出端，所述PFC控制单元电源模块（8）的输入端接至升压二极管（D1）的输出侧，且设置了一旁路二极管（D2）跨接在升压电感（L1）的输入端和升压二极管（D1）的输出侧。
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