CN203027134U - 一种三态升压型功率因数校正电路 - Google Patents

一种三态升压型功率因数校正电路 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种三态升压型功率因数校正电路，包括交流电源 AC 、二极管 D1 、 D2 、 D3 、 D4 、 D5 和 D6 、电感 L 、主开关管 Q2 、辅助开关管 Q1 、电容 C 和负载 R ；二极管 D1 、 D2 、 D3 和 D4 连接构成不控整流桥，整流桥输出依次连接电感 L 和二极管 D6 的阳极，电感 L 两端并联有辅助开关管 Q1 和二极管 D5 。通过控制主开关管 Q2 和辅助开关管 Q1 的驱动脉冲时序，该电路工作于 PCCM 模式，在一个开关周期内有 3 个工作模态，能够有效提高变换器对负载的响应速度，简化控制器设计的复杂性。

Description

一种三态升压型功率因数校正电路
技术领域
本实用新型涉及一种功率因数校正电路，尤其是具有快速动态响应的一种三态升压型功率因数校正电路。
背景技术
为了减小电力电子装置对电网的谐波污染，需要采用功率因数校正（PFC）技术。升压型功率因数校正（PFC）变换器因具有良好的稳态性能，已经成为目前应用最广泛的有源功率因数校正电路的首选拓扑，其工作模式分为电感电流连续模式（CCM）和电感电流断续模式（DCM）。然而，工作于CCM模式的升压型 PFC变换器对负载变化的动态响应能力差，工作于DCM模式的升压型 PFC变换器开关管电流应力较大，限制了其输出功率范围。为了克服CCM模式和DCM模式的不足，有学者研究得出：恒定开关频率变换器还可工作于伪连续导电模式（PCCM）。文献表明，工作于PCCM模式的变换器，其带载能力高于DCM模式，且具有优于CCM模式和DCM模式的动态响应速度。
实用新型内容
为了克服升压型 PFC变换器工作于CCM模式和DCM模式时存在的以上不足，本实用新型提供一种三态升压型功率因数校正电路，通过增加辅助开关管，改造传统升压型 PFC变换器的结构，使变换器工作于PCCM模式，能够有效提高变换器对负载的响应速度，简化控制器设计的复杂性。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该三态升压型功率因数校正电路包括交流电源AC、二极管D1、D2、D3、D4、D5和D6、电感L、主开关管Q2、辅助开关管Q1、电容C和负载R；二极管D1、D2、D3和D4连接构成不控整流桥，交流电源AC连接整流桥的输入端，整流桥输出依次连接电感L和二极管D6的阳极，电感L两端并联有辅助开关管Q1和二极管D5，二极管D6阳极连接到主开关管Q2的漏极，主开关管Q2的源极接地，二极管D6阴极连接有并联的电容C和负载R。
通过控制主开关管Q2和辅助开关管Q1的驱动脉冲时序，该三态升压型功率因数校正电路工作于PCCM模式，在一个开关周期内有3个工作模态：
（1）电感充电模态：主开关管Q2导通、辅助开关管Q1关断，二极管D6反偏关断，电感L电流线性增大，电容C向负载R放电；
（2）电容充电模态：主开关管Q2和辅助开关管Q1均关断，二极管D6导通，电感L向电容C及负载R放电，电感L电流线性减小；
（3）惯性模态：主开关管Q2关断、辅助开关管Q1导通，二极管D6反偏关断，电感L电流经过辅助开关管Q1和二极管D5续流且保持不变（非零），电容C向负载R放电。
由于惯性模态的存在，以上3个工作模态中任意2个工作模态均为自由变量，简化了控制器设计的复杂性。
本实用新型的有益效果是：通过增加辅助开关管，改造传统升压型 PFC变换器的结构，使变换器工作于PCCM模式，能够有效提高变换器对负载的响应速度，简化控制器设计的复杂性。
附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型的电路结构图。
图2是本实用新型的主开关管Q2、辅助开关管Q1的驱动脉冲时序和电感L电流的波形图。
图中：v Q2 :主开关管Q2驱动脉冲；v Q1 ：辅助开关管Q1的驱动脉冲；i L ：电感L电流；T：一个开关周期；t 1 、t 2 、t 3 ：一个开关周期内电感充电模态、电容充电模态和惯性模态的工作时间。
具体实施方式
在图中，该三态升压型功率因数校正电路包括交流电源AC、二极管D1、D2、D3、D4、D5和D6、电感L、主开关管Q2、辅助开关管Q1、电容C和负载R；二极管D1、D2、D3和D4连接构成不控整流桥，交流电源AC连接整流桥的输入端，整流桥输出依次连接电感L和二极管D6的阳极，电感L两端并联有辅助开关管Q1和二极管D5，二极管D6阳极连接到主开关管Q2的漏极，主开关管Q2的源极接地，二极管D6阴极连接有并联的电容C和负载R。
在图中，通过控制主开关管Q2和辅助开关管Q1的驱动脉冲时序，该三态升压型功率因数校正电路工作于PCCM模式，在一个开关周期内有3个工作模态：
（1）电感充电模态：主开关管Q2导通、辅助开关管Q1关断，二极管D6反偏关断，电感L电流线性增大，电容C向负载R放电；
（2）电容充电模态：主开关管Q2和辅助开关管Q1均关断，二极管D6导通，电感L向电容C及负载R放电，电感L电流线性减小；
（3）惯性模态：主开关管Q2关断、辅助开关管Q1导通，二极管D6反偏关断，电感L电流经过辅助开关管Q1和二极管D5续流且保持不变（非零），电容C向负载R放电。
由于惯性模态的存在，以上3个工作模态中任意2个工作模态均为自由变量，简化了控制器设计的复杂性。 

Claims (1)

1.一种三态升压型功率因数校正电路，包括交流电源AC、二极管D1、D2、D3、D4、D5和D6、电感L、主开关管Q2、辅助开关管Q1、电容C和负载R；其特征是：二极管D1、D2、D3和D4连接构成不控整流桥，交流电源AC连接整流桥的输入端，整流桥输出依次连接电感L和二极管D6的阳极，电感L两端并联有辅助开关管Q1和二极管D5，二极管D6阳极连接到主开关管Q2的漏极，主开关管Q2的源极接地，二极管D6阴极连接有并联的电容C和负载R。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103929066A (zh) * 2014-04-30 2014-07-16 杨飏 一种宽范围单电感多路输出变换器
CN104917412A (zh) * 2015-07-17 2015-09-16 东南大学 一种单级功率因数校正的移相全桥拓扑电路
CN105634275A (zh) * 2016-03-23 2016-06-01 西安工业大学 开关电感Boost变换器
CN110492763A (zh) * 2019-08-26 2019-11-22 南京理工大学 提高三态Boost变换器功率因数的可变占空比控制方法

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Termination date: 20140110