CN202931186U - 一种整合电感式多输出功率因数校正装置 - Google Patents

一种整合电感式多输出功率因数校正装置 Download PDF

Info

Publication number
CN202931186U
CN202931186U CN2012206294467U CN201220629446U CN202931186U CN 202931186 U CN202931186 U CN 202931186U CN 2012206294467 U CN2012206294467 U CN 2012206294467U CN 201220629446 U CN201220629446 U CN 201220629446U CN 202931186 U CN202931186 U CN 202931186U
Authority
CN
China
Prior art keywords
power factor
factor correction
unit
mopu
utility
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2012206294467U
Other languages
English (en)
Inventor
许建平
刘雪山
王楠
陈章勇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southwest Jiaotong University
Original Assignee
Southwest Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southwest Jiaotong University filed Critical Southwest Jiaotong University
Priority to CN2012206294467U priority Critical patent/CN202931186U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN202931186U publication Critical patent/CN202931186U/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Abstract

本实用新型公开了一种整合电感式多输出功率因数校正装置，由整流滤波REC、功率因数校正处理单元和多路输出单元MOPU组成。所述功率因数校正处理单元由整合电感单元IIU、设置在输出单元MOPU内每个支路上分别对整合的电感电流进行分时复用控制的开关管SW和控制器CON构成，采用一套电感和多个开关管即可实现多路无交叉影响的恒流或恒压输出，其中电感电流工作在断续模式。通过分时复用方法，实现了部分开关器件的软开通与软关断，从而提升了效率。该装置相对传统方法减少了电感与控制器的使用数量，进而降低了成本。本实用新型为需要多路恒流或恒压并且需要功率因数校正的应用提供了一种高效率、低成本的解决方案。

Description

一种整合电感式多输出功率因数校正装置
技术领域
本实用新型涉及一种多路恒流或恒压输出PFC变换器的拓扑及其控制方法。
背景技术
近年来，电力电子技术迅速发展，作为电力电子领域重要组成部分的电源技术逐渐成为应用和研究的热点。开关电源以其效率高、功率密度高而确立了其在电源领域中的主流地位，但其通过整流器接入电网时会存在一个致命的弱点：功率因数较低(一般仅为0.45～0.75)，且在电网中会产生大量的电流谐波和无功功率而污染电网。抑制开关电源产生谐波的方法主要有两种：一是被动法，即采用无源滤波或有源滤波电路来旁路或消除谐波；二是主动法，即设计新一代高性能整流器，它具有输入电流为正弦波、谐波含量低以及功率因数高等特点，即具有功率因数校正功能。现有Buck、Boost、Buck-Boost等多种功率因数校正电路拓扑结构。近年来，随着消费电子、照明等领域的发展，具有功率因数校正功能的多路输出变换器得到了广泛应用。
传统的有源功率因数校正变换器实现多路输出是分别通过多个独立的变换器实现的，即使有些变换器，如变压器耦合方式，虽可实现多路恒压输出，但无法实现多路恒流输出。这种通过多个变换器实现多路输出的方法虽然可以实现功率因数校正，但使用电感及控制芯片的数量随着输出路数增加而增多，所以成本高，体积大。
实用新型内容
鉴于现有技术的以上不足，本实用新型的目的是，提供一种整合电感式多输出PFC变换器拓扑及其控制方法，使之各路通过分时复用一套电感实现功率因数校正及多路恒流或恒压输出，减少电感的数量，降低多输出变换器的成本和体积。
本实用新型为实现其实用新型目的所采用的技术方案是：
一种整合电感式多输出功率因数校正装置，由整流滤波REC、功率因数校正处理单元和多路输出单元MOPU组成，其特征在于，所述功率因数校正处理单元由整合电感单元IIU、设置在输出单元MOPU内每个支路上分别对整合的电感电流进行分时复用控制的开关管SW和控制器CON构成，控制器CON由多路输出单元MOPU中的负载LD取样，并与所述整合电感单元IIU和对整合的电感电流进行分时复用控制的开关管SW电气连接。
对多个独立输出相同拓扑或者不同拓扑变换器的电感进行整合，形成电感整合单元(IIU)。IIU可以为Buck形式、Boost形式、Buck-boost形式、Cuk形式、Sepic以及反激等多种形式。控制器(CON)分别从每路输出进行采样，采样信号为SA1，SA2到SAn，采样方式可以为输出电流采样或输出电压采样。在一个工作周期内，控制器为每路分配一定的电感复用时间，对应的脉冲信号为DR1，DR2到DRn，此脉冲信号用来控制各路输出的开关管(SW1，SW2，到SWn)，其中每一路电感电流上升与下降的时间和小于各路的复用时间，确保电感电流工作在断续模式。
与现有拓扑相比，本实用新型的有益效果是：
1、相对于已有的多输出功率因数校正变换器，采用本实用新型的多输出功率因数校正变换器可以减少电感与控制芯片的数量，降低成本，提高功率密度；
2、采用本实用新型的多输出功率因数校正变换器单级即可实现多路恒压或恒流输出控制，具有效率优势；
3、本实用新型的多输出功率因数校正变换器电感电流工作在断续或者临界连续模式，各路输出分时复用控制开关管可实现零电流开通与零电流关断，降低了开关损失。
下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。
附图说明
图1为现有单级多路输出功率因数校正器方案，需要多个电感和多个控制器。
图2为现有两级多路输出功率因数校正器方案，需要多个电感和多个控制器。
图3为本实用新型实施的结构框图，仅需单个电感和单个控制器即可实现多路恒流或恒压输出。
图4为本实用新型的第一个实施例装置：电感整合单元IIU为Buck-boost形式的多输出功率因数校正器。
图5为对应图4的电感电流控制时序及复用方式图解。
图6为本实用新型的第二实施例拓扑：电感整合单元IIU为Buck形式的多输出功率因数校正器。
图7为本实用新型的第三实施例拓扑：电感整合单元IIU为Boost形式的多输出功率因数校正器。
图8为本实用新型的第四实施例拓扑：电感整合单元IIU为Cuk形式的多输出功率因数校正器。
图9为本实用新型的第五实施例拓扑：电感整合单元IIU为Sepic形式的多输出功率因数校正器。
图10为本实用新型的第七实施例拓扑：电感整合单元IIU为Buck与Buck-boost混合形式的双输出功率因数校正器。
具体实施方式：
图4为本实用新型的一个具体实施方式，如图4所示为电压型PWM控制多输出单级Buck-boost多路恒流输出功率因数校正拓扑及控制实现，其控制时序如图5所示。1、2…n路输出电流的采样电压信号Sa1、Sa2、…San分别与参考电压Vref进行比较，通过误差放大器(EA1、EA2、…EAn)产生误差信号Ve1、Ve2、…Ven。锯齿波信号Vsaw同时与误差信号进行比较产生C1、C2、…Cn信号。由分时复用控制器产生的分时复用信号TM给选择器S提供选择信号，进而决定在一个周期内控制器选择每路的占空比信号C1、C2…Cn。各路控制开关管(SW1、SW2、…SWn)的驱动信号也由分时复用控制器产生。为了实现定占空比控制，误差放大器的带宽必须要小于2倍工频，一般为10～20Hz左右，这样设置的误差放大网络对输出工频纹波及输入的正弦电压不会很敏感，即可实现定占空比要求，从而实现PFC。
图5为对应图4的电感电流控制时序图解，由于各路均是Buck-boost结构，通过输入滤波，对应各路的输入电流(Iin1_av，Iin2_av，…Iinn_av)均有天然1的功率因数校正能力，因此，各路输入电流的总和(Iin)也具有天然1的功率因数校正能力。
电流模式控制电感的分时复用方式与上述电压模式控制类似，也在本实用新型保护范围内。
图6、图7、图8与图9均为本实用新型的实施例，对同类型拓扑进行了电感整合，对应不同的应用场合，有各自不同的特点，其中图8所示的多输出结构具有低输出纹波的特点。
图10为电感整合单元IIU为Buck与Buck-boost混合形式的双输出功率因数校正器。

Claims (2)

1.一种整合电感式多输出功率因数校正装置，由整流滤波REC、功率因数校正处理单元和多路输出单元MOPU组成，其特征在于，所述功率因数校正处理单元由整合电感单元IIU、设置在多路输出单元MOPU内每个支路上分别对整合的电感电流进行分时复用控制的开关管SW和控制器CON构成，控制器CON从多路输出单元MOPU中的负载LD取样，并与所述整合电感单元IIU和对整合的电感电流进行分时复用控制的开关管SW电气连接。
2.如权利要求1所述的整合电感式多输出功率因数校正装置，其特征在于，所述整合电感单元IIU可采用如下拓扑：Buck形式、Boost形式、Buck-Boost形式、Cuk形式、Sepic形式，以及上述拓扑的混合形式。
CN2012206294467U 2012-11-26 2012-11-26 一种整合电感式多输出功率因数校正装置 Expired - Fee Related CN202931186U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012206294467U CN202931186U (zh) 2012-11-26 2012-11-26 一种整合电感式多输出功率因数校正装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012206294467U CN202931186U (zh) 2012-11-26 2012-11-26 一种整合电感式多输出功率因数校正装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN202931186U true CN202931186U (zh) 2013-05-08

Family

ID=48221096

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2012206294467U Expired - Fee Related CN202931186U (zh) 2012-11-26 2012-11-26 一种整合电感式多输出功率因数校正装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN202931186U (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104426399A (zh) * 2013-08-26 2015-03-18 罗姆股份有限公司 电力供给装置、ac适配器以及电子设备

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104426399A (zh) * 2013-08-26 2015-03-18 罗姆股份有限公司 电力供给装置、ac适配器以及电子设备
CN104426399B (zh) * 2013-08-26 2018-10-12 罗姆股份有限公司 电力供给装置、ac适配器以及电子设备

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lange et al. Three-level single-phase bridgeless PFC rectifiers
EP3286987B1 (en) Ac-dc single-inductor multiple-output led drivers
Kim et al. Comparative performance analysis of high density and efficiency PFC topologies
Singh et al. Power factor corrected zeta converter based improved power quality switched mode power supply
CN102694460B (zh) 三相升降压功率因数校正变换器
De Gusseme et al. Digitally controlled boost power-factor-correction converters operating in both continuous and discontinuous conduction mode
CN102801329B (zh) 一种高效率、低损耗的交直流电源电路及其控制方法
CN102946188A (zh) 一种整合电感式多输出单相功率因数校正变换器拓扑及其控制方法
CN110391760B (zh) 一种高功率因数混合结构多输出开关变换器
CN102437728A (zh) 一种利用削峰填谷消除工频纹波的功率因数校正变换方法及其装置
CN102355130A (zh) 基于单周期控制的双管Buck-Boost型PFC变换器
CN101268603A (zh) 数字功率因数校正控制器和包括其的ac到dc电源
CN101594049A (zh) 交错并联pfc控制电路及控制方法
CN201718099U (zh) Led驱动电源
CN108809090B (zh) 一种高功率因数多路低纹波恒流输出开关变换器
CN108539984A (zh) 开关电源电路的pfwm控制系统
CN108736701A (zh) 一种新型的功率因数校正装置
Andrade et al. Generalized switching logic scheme for CCM-PFC interleaved boost converters
Li et al. Research on Power Factor Correction boost inductor design optimization—Efficiency vs. power density
CN202931186U (zh) 一种整合电感式多输出功率因数校正装置
Kabir et al. Ćuk topology based single phase AC-DC converter wih low THD and high power factor
CN102035390A (zh) 多路移相并联dc-dc变换装置及其控制方法
Liu et al. Multi‐channel LED driver based on switched‐controlled capacitor with constant frequency control
CN104967304A (zh) 一种基于无桥cuk隔离型三相功率因数校正变换器
CN209435106U (zh) 一种三相降压型pfc整流电路

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20130508

Termination date: 20151126