CN204967611U - 一种复合型高效功率因数校正电路 - Google Patents

一种复合型高效功率因数校正电路 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种复合型高效功率因数校正电路,包括交流输入电路、整流电路以及至少一个电感、两个续流二极管、两个电子开关和两个电容。该复合型高效功率因数校正(PFC)电路即有BUCK降压型校正电路的高效率、低输出纹波及开关管的电压及电流应力小的优点,又有BOOST升压型校正电路的高功率因数优点,而且共用同一个电感,是一种经济高效的功率因数校正电路。

Description

一种复合型高效功率因数校正电路
技术领域
[0001] 本实用新型涉及交流转直流变换电路的功率因数校正(PFC)电路,具体来说涉及一种利用BUCK降压型与BOOST升压PFC组合型电路,提高了电路的效率并降低了开关管的电压及电流应力,降低了输出的纹波电流。
背景技术
[0002] 伴随着全球性环保意识的增强,在世界各国,尤其是发达国家和地区,绿色环保的电源的应用将越来越普及,电源中又以开关电源的效率最高,常规的开关电源,由于交直流变换器(AC-DC)的输入有整流与滤波电容,所以交流的PF(功率因数)值很低,一般在
0.6〜0.8左右,谐波干扰大,大量的低功率因数电源接入电网中,造成电网的使用效率低并且有大量的谐波注入,干扰电网的正常工作,影响电网的安全;所以现在全球大部份的国家对于开关电源功率大于75W的电源,都规定要求功率因数大于0.9以上,常规的功率因数校正电路又分无源校正与有源校正,无源校正需要一个大的电感,对铜的消耗量大而且体积庞大,为了节省铜的消耗及降低电源的体积,现在主要的功率因数校正电路基本上都是采用有源校正电路,有源功率因数校正电路又以BOOST升压型电路为主,也有小部份的有源功率因数校正电路采用BUCK降压型电路,两种校正电路各有优劣;B00ST升压型功率因数校正电路的优点是功率因数高,缺点是开关管电压及电流应力大,电路的效率比BUCK电路低,输出纹波大;BUCK降压型功率因数校正电路的优点是效率高,开关管电压及电流应力小,输出纹波小,缺点是功率因数比BOOST电路低,而且当输入电压低于输出电压时,电路不能工作。
实用新型内容
[0003] 本实用新型正是鉴于上述两种有源功率因数校正电路的技术缺陷,提出一种新的技术方案,其目的是提供一种高效率,高PF值的有源功率因数校正电路。
[0004] 为了解决上述的技术问题,本实用新型的基本解决技术方案是:一种复合型高效功率因数校正电路,包括交流输入电路、整流电路以及至少一个电感、两个续流二极管、两个电子开关和两个电容;所述两个续流二极管分别为第一续流二极管和第二续流二极管;所述两个电子开关分别为第一电子开关和第二电子开关;所述两个电容分别为高频电容和滤波电容。
[0005] 所述交流输入电路的输出端与所述整流电路的输入端电连接;所述整流电路的输出端接一只高频电容用于滤除电网中的高频干扰;所述整流电路输出端的正极连接到第一电子开关的一极,第一电子开关的另一极分别连接电感的一极和第一续流二极管的负极;所述电感的另一端分别连接第二电子开关的一极和第二续流二极管的正极;所述第二电子开关的另一极接整流电路输出端的负极,所述第二续流二极管的负极分别连接滤波电容的一极和输出电路的正极;所述滤波电容的另一极分别接整流电路输出端的负极和输出电路的负极;所述第一续流二极管的正极分别接整流电路输出端的负极和输出电路的负极。
[0006] 本实用新型所述的复合型高效功率因数校正电路,包括交流输入电路、整流电路以及一个BUCK降压电路及一个BOOST升压电路;所述的交流输入电路与整流电路的输入端相连接,整流电路的输出端接BUCK降压电路,BUCK降压电路与BOOST升压电路相连,BOOST升压电路与输出电路相连。整流电路输出的直流脉动包络电压由0V到交流电压的峰值交替变化,当包络电压高于输出电压时,BUCK降压电路工作,当包络电压低于输出电压时,BOOST升压电路工作。
[0007] 本实用新型有益效果在于:该复合型高效功率因数校正(PFC)电路即有BUCK降压型校正电路的高效率、低输出纹波及开关管的电压及电流应力小的优点,又有BOOST升压型校正电路的高功率因数优点,弥补了现有技术的缺陷。
附图说明
[0008] 图1为交流输入电压波形。
[0009] 图2为经整流电路整流后输出的电压波形。
[0010] 图3为BOOST升压电路。
[0011 ] 图4为BOOST升压电路电流波形。
[0012] 图5为BUCK降压电路。
[0013] 图6为BUCK降压电路电流波形。
[0014] 图7为本实用新型复合型高效功率因数校正电路一种实施例的电路图。
具体实施方式
[0015] 以下将结合附图1〜附图7对本实用新型做进一步的说明,但不应以此来限制本实用新型的保护范围。
[0016] 为了方便说明并且理解本实用新型的技术方案,以下说明所使用的方位词均以附图所展示的方位为准。
[0017] 本实用新型一种复合型高效功率因数校正电路(简称校正电路,参见图7),其特征在于,包括交流输入电路、整流电路以及至少一个电感、两个续流二极管、两个电子开关和两个电容;所述两个续流二极管分别为第一续流二极管和第二续流二极管;所述两个电子开关分别为第一电子开关和第二电子开关;所述两个电容分别为高频电容和滤波电容。
[0018] 所述交流输入电路的输出端与所述整流电路的输入端电连接;所述整流电路的输出端接一只高频电容用于滤除电网中的高频干扰;所述整流电路输出端的正极连接到第一电子开关的一极,第一电子开关的另一极分别连接电感的一极和第一续流二极管的负极;所述电感的另一端分别连接第二电子开关的一极和第二续流二极管的正极;所述第二电子开关的另一极接整流电路输出端的负极,所述第二续流二极管的负极分别连接滤波电容的一极和输出电路的正极;所述滤波电容的另一极分别接整流电路输出端的负极和输出电路的负极;所述第一续流二极管的正极分别接整流电路输出端的负极和输出电路的负极。
[0019] 所述第一电子开关、第一续流二极管及电感构成BUCK降压型电路;所述第一电子开关一极连接到整流电路输出端正极,另一极连接第一续流二极管的负极与电感的一极,组成标准的BUCK降压电路。
[0020] 所述第二电子开关、第二续流二极管及电感构成BOOST升压型电路;所述第二电子开关的一极连接电感的另一极并与第二续流二极管的正极相连,第二电子开关的另一极连接到整流电路输出端负极;所述第二续流二极管的负极连接滤波电容的一极并与输出电路正极相连接,滤波电容另一极连接到整流电路输出端负极并与输出电路负极相连接,组成BOOST升压电路。
[0021] 所述交流输入电路连接整流电路的交流输入端,所述整流电路输出直流脉动包络电压;所述直流脉动包络电压由0V到交流输入电压的峰值交替变化,当直流脉动包络电压高于输出电压时,BUCK降压电路工作,当直流脉动包络电压低于输出电压时,BOOST升压电路工作。
[0022] 本实用新型校正电路将BOOST升压电路和BUCK降压电路融合在一起,实现了高效率、高PF值的有源功率校正。
[0023] 实施例
[0024] 本实施例提供一种复合型高效功率因数校正电路,包括交流输入电路、整流电路DB1、一个电感L1、两个续流二极管、两个电子开关和两个电容;所述两个续流二极管分别为第一续流二极管D1和第二续流二极管D2 ;所述两个电子开关分别为第一电子开关S1和第二电子开关S2 ;所述两个电容分别为高频电容C1和滤波电容C2。
[0025] 所述交流输入电路的输出端与所述整流电路DB1的输入端电连接;所述整流电路DB1的输出端接一只高频电容C1用于滤除电网中的高频干扰;所述整流电路DB1输出端的正极连接到第一电子开关S1的一极,第一电子开关S1的另一极分别连接电感L1的一极和第一续流二极管D1的负极;所述电感L1的另一端分别连接第二电子开关S2的一极和第二续流二极管D2的正极;所述第二电子开关S2的另一极接整流电路DB1输出端的负极,所述第二续流二极管D2的负极分别连接滤波电容C2的一极和输出电路的正极;所述滤波电容C2的另一极分别接整流电路DB1输出端的负极和输出电路的负极;所述第一续流二极管D1的正极分别接整流电路DB1输出端的负极和输出电路的负极。
[0026] 图1是交流输入电路的交流输入电压波形,图2是交流输入电压经整流电路整流后输出的电压波形,图3是BOOST升压电路图,图4是BOOST升压电路的电流波形,图5是BUCK降压电路图,图6是BUCK降压电路的电流波形,图7是本实用新型校正电路图。现结合附图7作进一步的说明,交流输入电压如图1所示,经整流电路DB1整流后输出直流脉动包络电压。
[0027] 当整流电路DB1输出端的包络电压高于输出电压(输出电压是指校正电路最右端的输出电压,即输出电路得到的输入电压,下同)时,BUCK降压电路工作,第一电子开关S1开通,第一续流二极管D1反向关断,第二电子开关S2关断,电流经第一电子开关S1、电感L1、第二续流二极管D2为滤波电容C2充电并输出电流;当经第一电子开关S1电流增加到设定的峰值电流时,第一电子开关S1关断;由于电感L1的电流不能突变,致电路节点a处的电压降低至低于包络电压负极,第一续流二极管D1正向开通,达到续流的的目地。电流的波型如图6所示,图6a的波型是流经第一电子开关S1的电流波型,图6b的波型是流经第一续流二极管D1的电流波型,图6c的波型是流经电感L1的电流波型与滤波电容C2的充电电流波形。
[0028] 当整流电路DB1输出端的包络电压低于输出电压时,BOOST升压电路工作,第一电子开关S1开通,第一续流二极管D1反向关断,第二电子开关S2开通,电路节点b处的电压降低于输出电压,第二续流二极管D2反向关断,电流经第一电子开关S1、电感L1、第二电子开关S2回流到包络电压的负极;当流经第二电子开关S2电流增加到设定的峰值电流时,第二电子开关S2关断;由于电感L1的电流不能突变,致电路节点b处的电压升高至高于输出电压,第二续流二极管D2正向开通,电流为第二滤波电容C2充电并输出电流;电流的波型如图4所示,图4a的波型是流经第二电子开关S2的电流波型,图4b的波型是流经第二续流二极管D2的电流波型,图4c的波型是滤波电容C2的充电电流波形。
[0029] 根据上述说明书的揭示和教导,本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此,本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式,对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外,尽管本说明书中使用了一些特定的术语,但这些术语只是为了方便说明,并不对本实用新型构成任何限制。
[0030] 本实用新型未述及之处适用于现有技术。

Claims (4)

1.一种复合型高效功率因数校正电路,其特征在于,包括交流输入电路、整流电路以及至少一个电感、两个续流二极管、两个电子开关和两个电容;所述两个续流二极管分别为第一续流二极管和第二续流二极管;所述两个电子开关分别为第一电子开关和第二电子开关;所述两个电容分别为高频电容和滤波电容; 所述交流输入电路的输出端与所述整流电路的输入端电连接;所述整流电路的输出端接一只高频电容用于滤除电网中的高频干扰;所述整流电路输出端的正极连接到第一电子开关的一极,第一电子开关的另一极分别连接电感的一极和第一续流二极管的负极;所述电感的另一端分别连接第二电子开关的一极和第二续流二极管的正极;所述第二电子开关的另一极接整流电路输出端的负极,所述第二续流二极管的负极分别连接滤波电容的一极和输出电路的正极;所述滤波电容的另一极分别接整流电路输出端的负极和输出电路的负极;所述第一续流二极管的正极分别接整流电路输出端的负极和输出电路的负极。
2.根据权利要求1所述的复合型高效功率因数校正电路,其特征在于,所述第一电子开关、第一续流二极管及电感构成BUCK降压型电路;所述第一电子开关一极连接到整流电路输出端正极,另一极连接第一续流二极管的负极与电感的一极,组成标准的BUCK降压电路。
3.根据权利要求1所述的复合型高效功率因数校正电路,其特征在于,所述第二电子开关、第二续流二极管及电感构成BOOST升压型电路;所述第二电子开关的一极连接电感的另一极并与第二续流二极管的正极相连,第二电子开关的另一极连接到整流电路输出端负极;所述第二续流二极管的负极连接滤波电容的一极并与输出电路正极相连接,滤波电容另一极连接到整流电路输出端负极并与输出电路负极相连接,组成BOOST升压电路。
4.根据权利要求1所述的复合型高效功率因数校正电路,其特征在于,所述交流输入电路连接整流电路的交流输入端,所述整流电路输出直流脉动包络电压;所述直流脉动包络电压由0V到交流输入电压的峰值交替变化,当直流脉动包络电压高于输出电压时,BUCK降压电路工作,当直流脉动包络电压低于输出电压时,BOOST升压电路工作。
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Patentee after: Dongke semiconductor (Anhui) Co.,Ltd.

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