CN2904458Y - 组合式填谷法无源pfc电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种平板电视开关电源的整流滤波电路，具体为一种组合式填谷法无源PFC电路。该电路包括由场效应管Q2的体内二极管与二极管D1、D2、电容C4、C5组成一个的标准填谷式电路，三极管Q1与场效应管Q2组成切换电路，在三极管Q1与桥式整流器BD1之间设有分压电阻R1、R2、R3、R4、R5和稳压二极管ZD1。本电路方案拥有无源电感器PFC校正的低成本优点，又拥有有源PFC电路高可靠性的优点，是LCD－TV电源模块中待机电源的首选方案，具有非常高的经济效益与可靠性价值。

Description

组合式填谷法无源PFC电路

技术领域

本实用新型涉及一种平板电视开关电源的整流滤波电路，具体为一种组合式填谷法无源PFC电路。

背景技术

随着平板电视的日益普及和推广，与之配套的开关电源要求体积更小、重量更轻、成本更低。同时，由于待机功耗的要求，通常还需要独立的辅助待机(STB)电源。为节省成本，一般会将主板供电的5V与STB做在一起，这组电源的功率一般在20W-30W之间(带DVD的机型会略大一些)。这组电源通常需要单独的整流和滤波电路，这是因为如果把该电源与主电源的滤波电容接在一起的话，由于主电源的滤波电容容量较大，而5VSTB的功耗又很低(＜1W)，在AC电源关电后，STB指示灯会很长时间不灭。一般选取辅助电源的电解电容在33uF-47uF之间(图1中的C3)。

为满足CCC对谐波电流的要求，目前大多数平板电视电源均采用有源的PFC电路，功率因数均在0.9以上，如图1中的虚线部分。但现在由于C3的插入，当输入电压在高端时(输入电压高端指输入电压在185～264V之间，常见于中国、澳大利亚等国家电网中)，会使整机电路的PF值下降，谐波电流增加，无法满足CCC对电源的8％谐波要求。

无源PFC电路常见于PC电源中，当电感器选择恰如其分时，具有电路简单、成本低的优点，但缺点也不容忽视：体积笨重，对整机振动可靠性影响颇大。电路结构如图2所示，在输入交流电压Vcc的每半个周期中，电压上升到滤波电容上的直流电压Vdc时，整流二极管导通，电流将通过整流二极管，电感L对电容C充电，同时为负载供电。在输入正弦电压Vac高于Vdc电压的时间内，电感储存能量。当输入正弦电压低至Vdc电压时，电感为了维持电流不变，电压极性开始反向，电感由存储能量转向释放能量，此时交流输入电压Vac和电感电压串联，通过整流二极管继续为负载供电，直到能量放完，电感电压为零，半周期工作结束。由此可知，由于电感的限流作用和半周工作期内能量的存储和释放作用，与一般电容滤波电路相比，LC整流滤波电路降低了输入电流幅值，增加了半周期中整流二极管的导通时间，不论是功率因数还是输入电流总谐波失真(THD)均得到了改善。

填谷式PFC校正电路又称逐流式整流滤波PFC校正电路，常用于电子镇流器电路中。工作原理可以概括为输入正弦电压峰值部分对串联电容C1和C2充电，输入正弦电压低于其峰值电压时，C1和C2通过D1和D3并联放电。逐流电路由于受到原理和电路结构的限制，输出直流电压的纹波成分较大，支流峰点和谷点的电压比值接近于2∶1。其结构如图3所示。

在输入为90VAC时，

${\mathrm{Vo}}_{\min }=\frac{\mathrm{Vin}*\sqrt{2}}{2}=\frac{90\×\sqrt{2}}{2}\≈63.63\left(V\right)$

Vo_max＝Vin*＝90×≈127.26(V)

在输入为264VAC时，

${\mathrm{Vo}}_{\min }=\frac{\mathrm{Vin}*\sqrt{2}}{2}=\frac{264\×\sqrt{2}}{2}\≈186.64\left(V\right)$

Vo_max＝Vin*＝264×≈373.92(V)

所以在全电压段注1输入时，Vo＝63.63～373.92(V)，无法满足输入电压的如此大的变化。后级待机电路一般采用目前已经成熟小功率PWM电路。它对输入电压的波动范围在：Vo＝100～373.92(V)。

填谷式PFC校正电路的优点是电路简单、性能可靠；缺点在于输出电压波动范围太大，后级的PWM电路无法配合工作。

发明内容

本实用新型的目的是在现有填谷式PFC校正电路的基础上，改善电路在输入低端的最低电压，以符合后级PWM电路对输入电压波动范围要求的组合式填谷法无源PFC电路。

本实用新型的技术方案如下：组合式填谷法无源PFC电路包括由场效应管Q2的体内二极管与二极管D1、D2、电容C4、C5组成一个的标准填谷式电路，三极管Q1与场效应管Q2组成切换电路，在三极管Q1与桥式整流器BD1之间设有分压电阻R1、R2、R3、R4、R5和稳压二极管ZD1。

如上所述的组合式填谷法无源PFC电路，其中，在三极管Q1与场效应管Q2之间并联有稳压二极管ZD2、电容C6和电阻R6，防止Q2 G-S极间电压击穿。

采用组合式填谷法无源PFC电路，在输入电压低端，PF值和谐波均可以达标，不需要PFC校正电路，所以自动关闭填谷式PFC校正电路；在输入电压高端，自动开启标准填谷式PFC校正电路，校正了PFC值的同时也抑制了谐波电流。本方案拥有无源电感器PFC校正的低成本优点，又拥有有源PFC电路高可靠性的优点，是LCD-TV电源模块中待机电源的首选方案，具有非常高的经济效益与可靠性价值。

附图说明

图1为平板电视电源电路结构示意图。

图2为无源PFC电路结构示意图。

图3为填谷式PFC校正电路结构示意图。

图4为组合式填谷法无源PFC电路结构示意图。

具体实施方式

如图4所示，组合式填谷法无源PFC电路包括由场效应管Q2的体内二极管与二极管D1、D2、电容C4、C5组成一个的标准填谷式电路，三极管Q1与场效应管Q2组成切换电路，在三极管Q1与桥式整流器BD1之间设有分压电阻R1、R2、R3、R4、R5和稳压二极管ZD1，在三极管Q1与场效应管Q2之间并联有稳压二极管ZD2、电容C6和电阻R6，防止Q2G-S极间电压击穿。

该组合式填谷法无源PFC电路工作原理如下：

标准情形：当输入电压高于170V时，R1、R3、R5组合分压，使ZD1、Q1导通，使Q2截止，体内二极管与D1、D2、C4、C5组成填谷式电路进行PF值校正电路。

组合情形：当输入电压低于160V时，R1、R3、R5组合分压，使ZD1截止，Q1截止，使Q2导通，C4直接接地，形成普通的桥式整流电容滤波电路，Vo＝Vin*1.2～1.4＝90×1.2≈108(V)，完全满足现有待机PWM电路的设计要求：Vo＝100～373.92(V)。

虽然在输入电压低端，没有采用标准填谷式电路进行PF值校正，但因为电路的特性，在低端仍然达到了0.7以上。

采用组合式填谷法PFC校正电路的要点在于：自动在桥式整流电容滤波与标准填谷法无源PFC电路之间进行切换，利用桥式整流电容滤波Vo＝Vin*1.2～1.4＝90×1.2≈108V，满足待机PWM电路在输入电压低端的要求。利用填谷法无源PFC电路在输入电压高端满足PF值和谐波电流要求。

Claims (2)

1.一种组合式填谷法无源PFC电路，包括由场效应管Q2的体内二极管与二极管D1、D2、电容C4、C5组成一个的标准填谷式电路，三极管Q1与场效应管Q2组成切换电路，在三极管Q1与桥式整流器BD1之间设有分压电阻R1、R2、R3、R4、R5和稳压二极管ZD1。

2.如权利要求1所述的组合式填谷法无源PFC电路，其特征在于：在三极管Q1与场效应管Q2之间并联有稳压二极管ZD2、电容C6和电阻R6。

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