CN205430061U

CN205430061U - 带有功率因数校正功能的隔离电源适配器系统

Info

Publication number: CN205430061U
Application number: CN201620225807.XU
Authority: CN
Inventors: 张元敏
Original assignee: Xuchang University
Current assignee: Xuchang University
Priority date: 2016-03-23
Filing date: 2016-03-23
Publication date: 2016-08-03
Anticipated expiration: 2026-03-23

Abstract

本实用新型公开了带有功率因数校正功能的隔离电源适配器系统，包括前级电路及后级电路；所述前级电路包括由升压斩波电路构成功率因数校正电路；所述后级电路包括用于实现DC/DC变换的反激变换器；所述前级电路使用UCC28019控制芯片作为主控原件，所述后级电路使用NCP 1207控制芯片作为主控原件，所述UCC28019控制芯片与NCP 1207控制芯片分别包括八个引脚；有益效果为：本电源适配器系统，采用前后两级电路设计，前级电路采用升压斩波电路构成功率因数校正电路，降低谐波引起的电磁干扰和射频干扰；后级采用反激变换器，同时进行蓄电池恒压/恒流充电控制，提高系统的整体效率，并延长适配器的使用寿命。

Description

带有功率因数校正功能的隔离电源适配器系统

【技术领域】

本实用新型具体涉及一种带有功率因数校正功能的隔离电源适配器系统。

【背景技术】

电力电子器件在各种电能变换中广泛应用，大大提高了能量变换的效率。但由于电力电子器件大多都是非线性元件，不同程度地带来了谐波污染和功率因数降低等问题。有鉴于此，本专利提出一种带有功率因数校正功能的隔离电源适配器，在提高能源转换效率的基础上，进一步改善电能质量。

【实用新型内容】

本实用新型为解决现有技术问题而提供一种新型的带有功率因数校正功能的隔离电源适配器系统。

本实用新型的技术方案如下：带有功率因数校正功能的隔离电源适配器系统，包括前级电路及后级电路；所述前级电路包括由升压斩波电路构成功率因数校正电路；所述后级电路包括用于实现DC/DC变换的反激变换器；所述前级电路使用UCC28019控制芯片作为主控原件，所述后级电路使用NCP1207控制芯片作为主控原件，所述UCC28019控制芯片与NCP1207控制芯片分别包括八个引脚。

所述前级电路还包括EMI滤波电路、采样电阻Rs、分压电阻Rf₁、分压电阻Rf₂；所述EMI滤波电路的输入端接交流电，输出端连接二极管D2输入端，二极管D2输出端连接有电阻R3，电感线圈L，三极管Q，二极管D1,电容C6，电容C6输出端连接负载；采样电阻Rs输入端连接于EMI滤波电路和二极管D2之间，采样电阻Rs输出端连接UCC28019控制芯片第三引脚，第一分压电阻Rf₁输入端连接于二极管D1与电容C6之间，第一分压电阻Rf₁输出端连接第二分压电阻Rf₂，第一分压电阻Rf₁与第二分压电阻Rf₂之间连接UCC28019控制芯片第六引脚，所述第二分压电阻Rf₂两端连接电容C5；二极管D2输出端连接有电阻R2，电阻R2输出端连接电阻R1后接地，UCC28019控制芯片第四引脚连接于电阻R2与电阻R1之间；UCC28019控制芯片第二引脚连接电容C2后接地；UCC28019控制芯片第八引脚连接三极管Q的基极；UCC28019控制芯片第五引脚连接电阻R4、电容C4后接地，电阻R4输入端及电容C4输出端连接有电容C3。

所述后级电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4及电阻R5；其中，电阻R1输入端连接电容C2，输出端连接第一电感线圈后接地，NCP1207控制芯片第一引脚连接电容C2与电阻R1之间；三极管Q的基极连接NCP1207控制芯片第五引脚，三极管Q的集电极连接第二电感线圈，三极管Q的发射极连接电阻R4后接地；NCP1207控制芯片第三引脚连接电阻R5后接入电阻R4输入端；NCP1207控制芯片第二引脚连接集成电路U1；R2的输入端连接电容C1后接地；第一电感线圈及第二电感线圈通过变压器T1与第三电感线圈连接，第三电感线圈连接二极管D2、电容C6后连接负载，电阻R3输入端连接二极管D2与电容C6之间，输出端连接集成电路U1。

本实用新型的有益效果为：使用上述方案的电源适配器系统，采用前后两级电路设计，前级电路采用升压斩波电路构成功率因数校正电路，降低谐波引起的电磁干扰和射频干扰；后级采用反激变换器，实现DC/DC变换，同时进行蓄电池恒压/恒流充电控制，提高系统的整体效率，并延长适配器的使用寿命。

【附图说明】

图1为本实用新型前级电路图；

图2为本实用新型后级电路图。

【具体实施方式】

以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本实用新型可用以实施的特定实施例。本实用新型所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本实用新型，而非用以限制本实用新型。在图中，结构相似的单元是以相同标号表示。

如图1所示，为本实用新型的隔离电源适配器系统的前级电路，采用升压斩波电路构成功率因数校正电路，主要实现功率因数校正和电压变换功能，以降低谐波引起的电磁干扰和射频干扰；该电路采用TI公司的UCC28019控制芯片作为主控元件，通过搭建外围电路，即可实现功率因数校正功能；具体的，所述前级电路还包括EMI滤波电路、采样电阻Rs、分压电阻Rf₁、分压电阻Rf₂；所述EMI滤波电路的输入端接交流电，输出端连接二极管D2输入端，二极管D2输出端连接有电阻R3，电感线圈L，三极管Q，二极管D1,电容C6，电容C6输出端连接负载；采样电阻Rs输入端连接于EMI滤波电路和二极管D2之间，采样电阻Rs输出端连接UCC28019控制芯片第三引脚，第一分压电阻Rf₁输入端连接于二极管D1与电容C6之间，第一分压电阻Rf₁输出端连接第二分压电阻Rf₂，第一分压电阻Rf₁与第二分压电阻Rf₂之间连接UCC28019控制芯片第六引脚，所述第二分压电阻Rf₂两端连接电容C5；二极管D2输出端连接有电阻R2，电阻R2输出端连接电阻R1后接地，UCC28019控制芯片第四引脚连接于电阻R2与电阻R1之间；UCC28019控制芯片第二引脚连接电容C2后接地；UCC28019控制芯片第八引脚连接三极管Q的基极；UCC28019控制芯片第五引脚连接电阻R4、电容C4后接地，电阻R4输入端及电容C4输出端连接有电容C3。

UCC28019控制芯片为8脚元件，其中第一引脚为接地端、第二引脚为电流环路补偿、第三引脚为电感电流检测、第四引脚为交流输入电压检测、第五引脚为电压环补偿、第六引脚为输出电压检测、第七引脚为器件供电电流、第八引脚为开关管门极驱动。UCC28019芯片内部具有两个功率因数校正控制回路，通过采样电阻Rs采样电流信号，转换为电压信号后接入芯片的第三引脚，芯片内部集成了控制回路，能够控制电流波形跟随输入电压波形，实现相位一致，从而获得高功率因数；另外，系统外部进行电压检测，将输出电压经电阻Rf1、电阻Rf2分压后送入第六引脚，通过芯片内部的电压误差放大器，实现稳压作用。

如图2所示，为本实用新型的隔离电源适配器系统的后级电路，选用安森美公司的NCP1207作为主控元件，其工作频率在50～120KHz范围内变频运行，具有变压器铁芯复位检测、四象限运行、动态自供电、过压保护、过流保护等功能；所述后级电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4及电阻R5；其中，电阻R1输入端连接电容C2，输出端连接第一电感线圈后接地，NCP1207控制芯片第一引脚连接电容C2与电阻R1之间；三极管Q的基极连接NCP1207控制芯片第五引脚，三极管Q的集电极连接第二电感线圈，三极管Q的发射极连接电阻R4后接地；NCP1207控制芯片第三引脚连接电阻R5后接入电阻R4输入端；NCP1207控制芯片第二引脚连接集成电路U1；R2的输入端连接电容C1后接地；第一电感线圈及第二电感线圈通过变压器T1与第三电感线圈连接，第三电感线圈连接二极管D2、电容C6后连接负载，电阻R3输入端连接二极管D2与电容C6之间，输出端连接集成电路U1。

NCP1207控制芯片有8个引脚，其中第一引脚为退磁检测与过压保护端、第二引脚为峰值电流设定反馈端、第三引脚为电流检测与跳过周期模式设置端、第四引脚为接地端、第五引脚为驱动端、第六引脚为芯片供电、第七引脚悬空、第八引脚接高压直流母线。输入电压通过电阻接入控制芯片第八引脚，使芯片带点起振，控制芯片开始工作，第五引脚驱动反激变换器中的开关管通断，实现反激变换器功能。

为了使本领技术人员能够较好地理解本发明，下面结合实例具体说明。首先，要确定系统的最大平均输出电流。以功率350W，输出电压为390V为例，则输出电流为0.9A。

设变换器的效率为0.92，最小输入电压为85V，功率因数高达0.99，则最大输入线电流为：

I_{I N_R M S (M A X)} = \frac{P_{o u t (m a x)}}{{ηV}_{I N_(M I N)} P F} = \frac{350}{0.92 \times 85 \times 0.99} = 4.52 A

从而得出其最大峰值电流为最大平均输入电流为设整流二极管的通态压降为0.95V，依此选择整流元件功率为：

P_{B R I D G E} = 2 v_{F} I_{I N_A V G (M A X)} = 2 \times 0.95 \times 4.07 = 7.73 W

根据输出电压纹波要求，可以计算输入电容：

C_{I N} = \frac{I_{i p p l e}}{8 f_{S W} V_{I N_r i p p l e \max}}

斩波器电感设计参考：

L_{B S T (M I N)} = \frac{V_{O U T} D (1 - D)}{f_{S W} I_{r i p p l e}}

在输出电压为390V，开关频率65KHz，占空比为0.4，电流纹波为0.18A的情况下，电感计算为8.5mH，可以选用PQ32/20磁芯设计电感，在磁芯上用0.45mm漆包线绕制120匝即可。

Claims

1.带有功率因数校正功能的隔离电源适配器系统，其特征在于，包括前级电路及后级电路；所述前级电路包括由升压斩波电路构成功率因数校正电路；所述后级电路包括用于实现DC/DC变换的反激变换器；所述前级电路使用UCC28019控制芯片作为主控原件，所述后级电路使用NCP1207控制芯片作为主控原件，所述UCC28019控制芯片与NCP1207控制芯片分别包括八个引脚。

2.根据权利要求1所述的带有功率因数校正功能的隔离电源适配器系统，其特征在于，所述前级电路还包括EMI滤波电路、采样电阻Rs、分压电阻Rf₁、分压电阻Rf₂；所述EMI滤波电路的输入端接交流电，输出端连接二极管D2输入端，二极管D2输出端连接有电阻R3，电感线圈L，三极管Q，二极管D1,电容C6，电容C6输出端连接负载；

采样电阻Rs输入端连接于EMI滤波电路和二极管D2之间，采样电阻Rs输出端连接UCC28019控制芯片第三引脚，第一分压电阻Rf₁输入端连接于二极管D1与电容C6之间，第一分压电阻Rf₁输出端连接第二分压电阻Rf₂，第一分压电阻Rf₁与第二分压电阻Rf₂之间连接UCC28019控制芯片第六引脚，所述第二分压电阻Rf₂两端连接电容C5；

二极管D2输出端连接有电阻R2，电阻R2输出端连接电阻R1后接地，UCC28019控制芯片第四引脚连接于电阻R2与电阻R1之间；UCC28019控制芯片第二引脚连接电容C2后接地；UCC28019控制芯片第八引脚连接三极管Q的基极；UCC28019控制芯片第五引脚连接电阻R4、电容C4后接地，电阻R4输入端及电容C4输出端连接有电容C3。

3.根据权利要求1所述的带有功率因数校正功能的隔离电源适配器系统，其特征在于，所述后级电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4及电阻R5；其中，电阻R1输入端连接电容C2，输出端连接第一电感线圈后接地，NCP1207控制芯片第一引脚连接电容C2与电阻R1之间；三极管Q的基极连接NCP1207控制芯片第五引脚，三极管Q的集电极连接第二电感线圈，三极管Q的发射极连接电阻R4后接地；NCP1207控制芯片第三引脚连接电阻R5后接入电阻R4输入端；NCP1207控制芯片第二引脚连接集成电路U1；R2的输入端连接电容C1后接地；第一电感线圈及第二电感线圈通过变压器T1与第三电感线圈连接，第三电感线圈连接二极管D2、电容C6后连接负载，电阻R3输入端连接二极管D2与电容C6之间，输出端连接集成电路U1。