CN205453487U - 一种阻抗源功率因数校正电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种阻抗源功率因数校正电路，包括交流输入电路、整流电路，输出电路以及至少两个电感、两个电容，两个二极管、一个电子开关管。该阻抗源功率因数校正电路具有高功率因数的和抗干扰的特点，而且电路中元件的电压与电流应力较低。

Description

一种阻抗源功率因数校正电路

技术领域

本实用新型涉及一种功率因数校正电路。

背景技术

功率因数校正电路的形式多样，有BOOST,BUCK,CUCK等拓扑结构，但这些功率因数校正电路输出端存在大电解电容，在大电解电容两端如接有逆变桥或移相桥时，因干扰或控制不当引起的同一桥臂的上桥臂和下桥臂中的两个电子开关管同时导通会引起大电解电容经电子开关管短路，损毁电子开关管和电解电容等器件。

实用新型内容

本实用新型正是鉴于上述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可靠性，高PF值的功率因数校正电路。

为了解决上述的技术问题，本实用新型采取的技术方案是：

阻抗源功率因数校正电路，包括交流输入电路、整流电路、输出电路以及至少两个电感、两个电容、两个二极管和一个电子开关管；所述两个电感分别为第一电感和第二电感；所述两个二极管分别为第一二极管和第二二极管；所述两个电容分别为第一电容和第二电容；所述电子开关管为第一电子开关管。

所述交流输入电路的输出端与所述整流电路的输入端相连；所述整流电路输出端的正极连接第一电感的一端，第一电感的另一端分别连接第一电子开关管的一极和第一二极管的正极；所述第一电子开关管的另一极分别连接整流电路输出端的负极和输出电路的负极；所述第一二极管的负极分别连接第二二极管的正极和第二电容的一端；所述第二二极管的负极连接第二电感的一端和第一电容一端；输出电路的正极分别连接所述第二电容的另一端与所述第二电感的另一端；所述第一电容的另一端连接整流电路输出端的负极和输出电路的负极。

优选地，所述第一二极管，第二二极管为快恢复二级管。

优选地，所述第一电子开关管为N沟道增强型MOS管。

本实用新型的有益效果在于：具有BOOST型拓扑结构的高功率因数和元器件电流应力小的优点，电路的独特LC拓扑构成阻抗源网络，增强抗扰动能力，省去传统功率因数校正电路连接移相桥或逆变桥电路后为防止同一桥臂中上下两电子开关管同时导通而加入的死区时间。

附图说明

图1是本实用新型所涉及功率因数校正电路的电路图。

图2是本实用新型所涉及功率因数校正电路输出端接全桥DC/DC变换器的电路示意图。

图3是本实用新型所涉及功率因数校正电路输出端接单相逆变桥的电路示意图。

图4是本实用新型所涉及功率因数校正电路输出端接三相逆变桥的电路示意图。

图5是本实用新型所涉及功率因数校正电路状态1的电流路径图。

图6是本实用新型所涉及功率因数校正电路状态2的电流路径图。

图7是本实用新型所涉及功率因数校正电路状态3的电流路径图。

图8是本实用新型所涉及功率因数校正电路状态4的电流路径图。

图9是本实用新型所涉及功率因数校正电路状态5的电流路径图。

图10是本实用新型所涉及功率因数校正电路状态6的电流路径图。

图11是本实用新型所涉及功率因数校正电路状态7的电流路径图。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型做进一步的说明。

为了方便说明并且易于理解本实用新型的技术方案，以下说明使用的方位词均以附图所展示的方位为准。

如图1所示，阻抗源功率因数校正电路，包括交流输入电路、整流电路、输出电路以及至少两个电感、两个电容、两个二极管和一个电子开关管；所述两个电感分别为第一电感L1和第二电感L2；所述两个二极管分别为第一二极管D1和第二二极管D2；所述两个电容分别为第一电容C1和第二电容C2；所述电子开关管为第一电子开关管S1。

所述交流输入电路的输出端与所述整流电路的输入端相连；所述整流电路的输出端的正极连接到所述第一电感L1的一端，所述第一电感L1的另一端分别连接所述第一二极管D1的正极和所述第一电子开关管S1的一极；所述第一二极管D1的另一端分别连接所述第二电容C2的一端和所述第二二极管D2的正极；所述第二二极管D2的负极分别连接所述第二电感L2一端和所述第一电容C1一端；所述输出电路正极分别连接所述第二电容C2的另一端和所述第二电感L2的另一端；所述第一电子开关管S1的另一极连接整流电路输出端的负极和所述输出电路的负极；所述第一电容C1的另一端连接整流电路的输出端得负极和输出电路的负极。

功率因数校正电路常作为前级电路使用将交流电转换为直流电，与此同时并进行功率因数校正。与功率因数校正电路连接的后级电路通常具有DC/DC变换或DC/AC变换的功能。

阻抗源功率因数校正电路的输出电路连接全桥，通过控制全桥中四个电子开关管的导通和关断，经隔离变压器和整流电路，进行DC/DC变换，如图2所示。

阻抗源功率因数校正电路的输出电路连接全桥或三相桥，通过控制桥臂的电子开关管的导通和关断，将直流电变换成不同频率和电压的交流电用于电机调速控制等场合，如图3和图4所示。

本阻抗源功率因数校正电路根据电子开关管的导通和关断可分为7个工作状态。

状态1：图5是表示阻抗源功率因数校正电路状态1电流路径图。该状态下第一电子开关管S1导通，阻抗源功率因数校正电路所连接的桥臂的上桥臂中至少有一个电子开关管导通和下桥臂至中少有一个电子开关管导通，并且同一桥臂的上桥臂和下桥臂中的两个电子开关管只能导通其中的一个电子开关管。电流流经的路径具有第1电流路径和第2电流路径。第1电流路径中，电流从整流电路输出端的正极流出，经第一电感L1、第一电子开关管S1、而流入整流电路输出端的负极。该第1电流路径中，第一电感L1储能增加。与此同时，第2电流路径中电流从第一电容C1流出，经第二电感L2、等效负载、而流入第一电容。该第2电流路径中第一电容C1放电，第二电感L2储能减少。

状态2：图6是表示阻抗源功率因数校正电路状态2电流路径图。该状态下第一电子开关管S1关断，阻抗源功率因数校正电路所连接的桥臂的上桥臂中至少有一个电子开关管导通和下桥臂至中少有一个电子开关管导通，并且同一桥臂的上桥臂和下桥臂中的两个电子开关管只能导通其中的一个电子开关管。电流流经的路径也具有第1电流路径和第2电流路径。该第1电流路径中，电流从整流电路输出端的正极流出，经第一电感L1、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电容C1、而流入整流电路输出端的负极。该第1电流路径中第一电感L1的储能减少，第一电容C1充电。与此同时，第2电流路径中电流从整流电路输出端的正极流出，经第一电感L1、第一二极管D1、第二二极管D2、第二电感L2、等效负载、而流入整流电路输出端的负极。该第2路径中第二电感L2的储能增加。

状态3：图7是表示阻抗源功率因数校正电路状态3电流路径图。该状态下第一电子开关管S1导通，阻抗源功率因数校正电路所连接的桥的所有桥臂中的电子开关管都关断。电流的流经路径也有第1电流路径和第2电流路径。第1电流路径中，电流从整流电路输出端的正极流出，经第一电感L1、电子开关管S1、而流入整流电路输出端的负极。该第1电流路径中第一电感L1的储能增加。与此同时，第2电流路径中电流从第二电感L2流出，经第二电容C2、第二二极管D2、而流入第二电感L2。该第2电流路径中第二电容C2充电，第二电感L2的储能减少。

状态4：图8是表示阻抗源功率因数校正电路状态4电流路径图。该状态下第一电子开关管S1关断，阻抗源功率因数校正电路所连接桥的所有桥臂中的电子开关管都关断。电流流经的路径也具有第1电流路径和第2电流路径。第1电流路径中，电流从整流电路输出端的正极流出，经第一电感L1、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电容C1、而流入整流电路输出端的负极。该第1电流路径中第一电感L1储能减少，第一电容C1充电。与此同时，在第2电流路径中电流从第二电感L2的流出，经第二电容C2、第二二极管D2、而流入第二电感L2。在第2电流路径中，第二电容C2充电，第二电感L2储能减少。

状态5：图9是表示阻抗源功率因数校正电路状态5电流路径图。该状态下第一电子开关S1导通，阻抗源功率因数校正电路所连接桥的同一桥臂的上下两个电子开关管同时导通。BOOST,BUCK,CUCK等拓扑结构的功率因数校正电路，同一桥臂的上桥臂中的电子开关管和下桥臂中的电子开关管由于扰动或控制不当等因素而造成的同时导通会造成功率因数校正电路的输出端的大电解电容短路而产生很大是的短路电流，损毁开关管等器件。该状态下阻抗源功率因数校正电路的电流流经路径也具有第1电流路径和第2电流路径。第1电流路径中，电流从整流电路输出端的正极流出，经第一电感L1、第一开关管S1、而流入整流电路输出端的负极。该第1电流路径中第一电感L1的储能增加。与此同时，在第2电流路径中电流从第一电容C1流出，经第二电感L2、桥臂上的电子开关管、而流入第一电容C1。该第2电流路径中第一电容C1放电，第二电感L2的储能增加。

状态6：图10是表示阻抗源功率因数校正电路状态6电流路径图。该状态下第一电子开关S1关断，阻抗源功率因数校正电路所连接桥中的同一桥臂的上桥臂中的电子开关管和下桥臂中的电子开关管同时导通。电流流经的路径有第1电流路径和第2电流路径。第1电流路径中电流从整流电路输出端的正极流出，经第一电感L1、第一二极管D1、第二电容C2、同一桥臂上同时导通的两个电子开关、而流入整流电路输出端的负极。该第1电流路径中第一电感L1的储能增加，第二电容C2放电。与此同时，第2电流路径中电流从第一电容C1流出，经第二电感L2、同一桥臂同时导通的两个电子开关、而流入第一电容C1。在该电流的第2路径中，第一电容C1的放电，第二电感L2的储能增加。

状态7：图11是表示阻抗源功率因数校正电路状态7电流路径图。阻抗源功率校正电路在状态3和状态4中，电容C2充电。从状态3或状态4切换到状态2，会有一个短暂的过渡过程，这是第二电容C2的电压自平衡过程。状态7中第一电子开关管S1关断，阻抗源功率因数校正电路所连接的桥的上桥臂中至少有一个电子开关管导通和下桥臂中至少有一个电子开关管导通，并且同一桥臂的上桥臂中的电子开关管和下桥臂中的电子开关管只能导通其中的一个。在状态7中电子开关管导通与关断的情况与状态2相同，第二电容C2放电完毕后，自动切换到状态2。在状态7中电流的流经路径有第1电流路径，第2电流路径和第3电流路径。在第1电流路径中电流从整流电路输出端的正极流出，经第一电感L1、第一二极管D1、第二电容C2、等效负载、而流入整流电路输出端的负极。该第1电流路径中，第一电感L1的储能增加，第二电容C2放电。与此同时，在第2电流路径中电流从整流电路输出端的正极流出，经第一电感L1、第一二极管D1、第二二极管D2、第二电感L2、等效负载、而流入整流电路输出端的负极。该第2电流路径中，第二电感L2的储能增加。与此同时，在第3电流路径中，电流从整流电路输出端的正极流出，经第一电感L1、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电容C1、而流入整流电路输出端的负极。在该电流的第3路径中，第一电容C1的储能增加。

传统的功率因数校正电路的输出电路接有大电解电容，一旦电路输出端所接桥的同一桥臂的上桥臂和下桥臂中的两个电子开关管因扰动或控制不当而同时导通会对电解电容短路而损毁电子开关管等器件。本实用新型阻抗源功率因数校正电路输出端所接桥的同一桥臂的上桥臂中的电子开关管和下桥臂中的电子开关管同时导通时因独特的LC阻抗网络而未对电解电容造成短路。在阻抗源功率因数校正电路所连接桥的同一桥臂的上桥臂和下桥臂中的两个电子开关管同时导通的前提下，如若第一电子开关管S1导通阻抗源功率因数校正电路的电流路径为状态5，如若第一电子开关管S1关断阻抗源功率因数校正电路的电流路径为状态6。

本实用新型阻抗源功率因数校正电路具有BOOST型拓扑结构的高功率因数和元器件应力小的优点，与传统的BOOST拓扑结构的功率因数校正电路的控制方式相同，只需一路PWM控制信号作用在第一开关管S1上，PWM控制信号可通过L6562等功率因数校正芯片产生。

当然，以上说明仅仅为本实用新型的较佳实施例，本实用新型并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的指导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本实用新型的保护。

Claims (1)

1.一种阻抗源功率因数校正电路，其特征在于，包括交流输入电路、整流电路、输出电路以及至少两个电感、两个电容、两个二极管、一个电子开关管；

所述两个电感分别为第一电感和第二电感；所述两个电容分别为第一电容和第二电容；所述两个二极管分别为第一二极管和第二二极管；所述电子开关管为第一电子开关管；

所述交流输入电路的输出端与所述整流电路的输入端相连；所述整流电路输出端的正极连接到所述第一电感的一端，所述第一电感的另一端分别连接所述第一电子开关管的一极和所述第一二极管的正极；所述第一电子开关管的另一极连接整流电路输出端的负极和输出电路的负极；所述第一二极管的负极分别连接第二二极管的正极和第二电容的一端；所述第二二极管的负极分别连接所述第二电感的一端和所述第一电容的一端；所述输出电路的正极分别连接所述第二电容的另一端与所述第二电感的另一端；所述第一电容的另一端与输入电路的负极和输出电路的负极相连。