TW201349722A - 具多組輸出電壓之功因修正電路 - Google Patents
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Abstract
本發明為一種具多輸出電壓之功因修正電路，該功因修正電路包含耦合電感單元、第一輸出電容、第二輸出電容、開關單元與控制單元。耦合電感單元之第一繞組與第二繞組藉由整流濾波模組所提供之整流電源分別產生第一電源與第二電源，且控制單元依據第二電源而控制開關單元之切換。如此本發明之功因修正電路可直接提供複數組輸出電壓，降低後級直流轉換電路之製作成本。
Description
本發明係有關於一種電源供應器，特別是指一種具多組輸出電壓之功因修正電路。
使用二極體整流濾波電路的電器產品因其等效非線性(Non-Linear)阻抗的電氣特性致使功率因數較低，例如:0.32，如此會造成電器產品之視在功率與市電供應有效功率差異較阻性負載大。因此於電氣產品輸入端必須設置功率因數修正電路(Power Factor Correction circuit: PFC）,以提高電器產品的功率因數。
一般而言，功因修正電路之主要作用是要消除與市電電壓頻率不同的諧波電流(Harmonic Current)，使電器產品的負載特性近似於線性電阻負載。而功因修正電路一般採用昇壓型轉換器(Boost Converter)電路，利用昇壓型轉換器之充放電特性達成高功因與低諧波，卻也因此僅能提供單一組倍電源頻率脈動之高電壓電源，倘若，需進一步提供另一組不同電壓之電源，則須再接另一直流轉換器，藉由兩級電路轉換結構獲得高功率因數以及穩定的輸出電壓與電流，並提供額外不同電壓的電源。如此，電源供應器會設有多個直流轉換器電路，導致電路結構複雜，相對地，亦會提高電路之製作成本。
有鑑於此，本發明提出一種具多組輸出電壓之功因修正電路，改善習知功因修正電路之問題，無需額外增設直流轉換器，即可增加額外的輸出電源，減少電路之製作成本。
一般而言，功因修正電路之主要作用是要消除與市電電壓頻率不同的諧波電流(Harmonic Current)，使電器產品的負載特性近似於線性電阻負載。而功因修正電路一般採用昇壓型轉換器(Boost Converter)電路，利用昇壓型轉換器之充放電特性達成高功因與低諧波，卻也因此僅能提供單一組倍電源頻率脈動之高電壓電源，倘若，需進一步提供另一組不同電壓之電源，則須再接另一直流轉換器，藉由兩級電路轉換結構獲得高功率因數以及穩定的輸出電壓與電流，並提供額外不同電壓的電源。如此，電源供應器會設有多個直流轉換器電路，導致電路結構複雜，相對地，亦會提高電路之製作成本。
有鑑於此，本發明提出一種具多組輸出電壓之功因修正電路，改善習知功因修正電路之問題，無需額外增設直流轉換器，即可增加額外的輸出電源，減少電路之製作成本。
本發明之主要目的，在於提供一種具多組輸出電壓之功因修正電路，單級之功率轉換器即可輸出複數組電源，降低電路之製作成本。
本發明係提供一種具多組輸出電源之功因修正電路，其包含一耦合電感單元、一第一輸出電容、一第二輸出電容、一開關單元與一控制單元。耦合電感單元具有一第一繞組與一第二繞組，整流濾波模組係整流濾波輸入電源並輸出整流電源至第一繞組，而產生第一電源，並由第二繞組耦合第一繞組而產生第二電源，開關單元係耦接第一繞組，且控制單元依據第二電源電壓而控制開關單元之切換。因此本發明之功因修正電路無須再增設直流轉換器之電路，即可額外提供另一組輸出電源，減少電路製作成本。
茲為使 貴審查委員對本發明之結構特徵及所達成之功效更有進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例圖及配合詳細之說明，說明如後：
本發明係提供一種具多組輸出電源之功因修正電路，其包含一耦合電感單元、一第一輸出電容、一第二輸出電容、一開關單元與一控制單元。耦合電感單元具有一第一繞組與一第二繞組，整流濾波模組係整流濾波輸入電源並輸出整流電源至第一繞組，而產生第一電源，並由第二繞組耦合第一繞組而產生第二電源，開關單元係耦接第一繞組，且控制單元依據第二電源電壓而控制開關單元之切換。因此本發明之功因修正電路無須再增設直流轉換器之電路，即可額外提供另一組輸出電源，減少電路製作成本。
茲為使 貴審查委員對本發明之結構特徵及所達成之功效更有進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例圖及配合詳細之說明，說明如後：
請參閱第一圖，其為本發明之功因修正電路之一實施例的方塊圖。如圖所示，本發明之功因修正電路10係包含一耦合電感單元12、一第一輸出電容14、一第二輸出電容16、一開關單元18與一控制單元20，此外，本實施例之功因修正電路10更進一步包含一第一整流單元102與一第二整流單元104，以及一輔助電源產生電路13、一分壓單元22與一光隔離迴授電路24。耦合電感單元12包含一第一繞組122與一第二繞組124，且本實施例更進一步包含一零電流繞組126。此外，分壓單元22具有一電阻222與一電阻224。
第一繞組122之一端係耦接一整流濾波模組11，以耦接至一交流電源VAC；本實施例之整流濾波模組11係包含一輸入整流單元112與一輸入濾波單元114，此外，本實施例之整流濾波模組11更包含一電磁波干擾（EMI）濾波單元116，其中，EMI濾波單元116係濾除交流電源VAC之EMI，以傳送濾波電源VSC至輸入整流單元112，輸入整流單元112係將濾波電源VSC整流為倍電源頻率之整流電源VDC，為高脈動電壓之直流電源，並由輸入濾波單元114降低整流單元112之高脈動電壓，而產生整流電源VDC至第一繞組122，以供第一繞組122儲能。因此，第一繞組122因儲能而產生代表第一電源之一第一電流I122。耦合電感單元12之第二繞組124係耦合第一繞組122，所以第二繞組124依據第一繞組122所儲存之能量而對應產生代表第二電源之一第二電流I124。
第一繞組122之另一端耦接第一整流單元102與開關單元18，第二繞組係耦接至第二整流單元104，而本實施例之耦合電感單元12更藉由零電流繞組126耦接至控制單元20，而依據第一繞組122所儲存之能量而對應產生一零電流偵測訊號IZCD，供控制單元20偵測第一繞組122所儲存之能量。第一整流單元102係耦接至第一輸出電容14，第二整流單元104係耦接至第二輸出電容16；第一輸出電容14依據經第一整流單元102整流後之第一電流I122，而在第一輸出端OUT1產生一第一輸出電壓VO1；第二輸出電容16依據經第二整流單元104整流後之第二電流I124，而在第二輸出端OUT2產生一第二輸出電壓VO2。此外，本實施例之功因修正電路10更藉由輔助電源產生電路13經零電流繞組126產生一小能量功率給予控制單元20。
第一開關單元18係耦接於耦合電感單元12與一第一感測電阻RS之間並耦接控制單元20，且第一感測電阻RS更耦接至控制單元20，以在第一開關單元18導通時，依據第一電流I122產生一第一感測訊號VCSPFC。分壓單元22之一端係耦接第一輸出電容14，分壓單元22之另一端係耦接至接地，並藉由相互串聯之電阻222與電阻224而依據第一輸出電壓VO1獲得一第一分壓訊號VDET，並傳送至控制單元20。控制單元20係經控制整流單元26、26耦接於EMI濾波單元116與輸入整流單元112之間，以接收經EMI濾波之輸入電源VAC，控制單元20係依據對應第二電源之第二輸出電壓VO2，以對應產生一控制訊號VG至開關單元18，而控制開關18之切換，並可進一步依據輸入電源VAC、第一分壓訊號VDET以及耦合感測單元12之零電流偵測訊號IZCD產生該控制訊號VG。此外，光隔離迴授電路24係利用光隔離器隔離第一輸出電壓VO1與第二輸出電壓VO2之電壓參考準位(地)，且本實施例之光隔離回授電路24係包含一光耦合單元(圖未示)，用以依據該第二輸出電壓VO2產生一回授訊號VFB至控制單元20，用於控制開關單元18之切換訊號VG。
由於本發明之功因修正電路10的第二輸出電壓VO2係依據耦合電感12之第二繞組124所產生，而小於第一輸出電壓VO1，因此可藉由降壓匝比設計獲得一可直接輸出至一般需低壓且隔離之電子裝置或其他電器設備，如小型家電或燈源裝置等之隔離低電壓。
此外，本實施例之控制單元20更耦接一啟動單元26，其設有二啟動整流單元261、262、二電阻263、264與一濾波電容265，其中該二啟動整流單元261、262係分別耦接至該整流濾波模組11之EMI濾波單元116與輸入整流單元112之間，以整流該輸入電源而輸出一啟動電源至電阻263、264；電阻263、264係依據該啟動電源而分壓，亦即電阻263、264組成一啟動分壓器，而依據該啟動電源產生一啟動分壓訊號並輸出至電容265，以產生一啟動能量並輸出至控制單元20，用於啟動控制單元20。
綜上所述，本發明為一種具多組輸出電源之功因修正電路，其提供耦合電感單元，其具有第一繞組與第二繞組，以分別耦接第一輸出電容與第二輸出電容，增加可輸出電源，並藉由與直流對直流轉換器結合，進一步提供更多輸出電源。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
第一繞組122之一端係耦接一整流濾波模組11，以耦接至一交流電源VAC；本實施例之整流濾波模組11係包含一輸入整流單元112與一輸入濾波單元114，此外，本實施例之整流濾波模組11更包含一電磁波干擾（EMI）濾波單元116，其中，EMI濾波單元116係濾除交流電源VAC之EMI，以傳送濾波電源VSC至輸入整流單元112，輸入整流單元112係將濾波電源VSC整流為倍電源頻率之整流電源VDC，為高脈動電壓之直流電源，並由輸入濾波單元114降低整流單元112之高脈動電壓，而產生整流電源VDC至第一繞組122，以供第一繞組122儲能。因此，第一繞組122因儲能而產生代表第一電源之一第一電流I122。耦合電感單元12之第二繞組124係耦合第一繞組122，所以第二繞組124依據第一繞組122所儲存之能量而對應產生代表第二電源之一第二電流I124。
第一繞組122之另一端耦接第一整流單元102與開關單元18，第二繞組係耦接至第二整流單元104，而本實施例之耦合電感單元12更藉由零電流繞組126耦接至控制單元20，而依據第一繞組122所儲存之能量而對應產生一零電流偵測訊號IZCD，供控制單元20偵測第一繞組122所儲存之能量。第一整流單元102係耦接至第一輸出電容14，第二整流單元104係耦接至第二輸出電容16；第一輸出電容14依據經第一整流單元102整流後之第一電流I122，而在第一輸出端OUT1產生一第一輸出電壓VO1；第二輸出電容16依據經第二整流單元104整流後之第二電流I124，而在第二輸出端OUT2產生一第二輸出電壓VO2。此外，本實施例之功因修正電路10更藉由輔助電源產生電路13經零電流繞組126產生一小能量功率給予控制單元20。
第一開關單元18係耦接於耦合電感單元12與一第一感測電阻RS之間並耦接控制單元20，且第一感測電阻RS更耦接至控制單元20，以在第一開關單元18導通時，依據第一電流I122產生一第一感測訊號VCSPFC。分壓單元22之一端係耦接第一輸出電容14，分壓單元22之另一端係耦接至接地，並藉由相互串聯之電阻222與電阻224而依據第一輸出電壓VO1獲得一第一分壓訊號VDET，並傳送至控制單元20。控制單元20係經控制整流單元26、26耦接於EMI濾波單元116與輸入整流單元112之間，以接收經EMI濾波之輸入電源VAC，控制單元20係依據對應第二電源之第二輸出電壓VO2，以對應產生一控制訊號VG至開關單元18，而控制開關18之切換，並可進一步依據輸入電源VAC、第一分壓訊號VDET以及耦合感測單元12之零電流偵測訊號IZCD產生該控制訊號VG。此外，光隔離迴授電路24係利用光隔離器隔離第一輸出電壓VO1與第二輸出電壓VO2之電壓參考準位(地)，且本實施例之光隔離回授電路24係包含一光耦合單元(圖未示)，用以依據該第二輸出電壓VO2產生一回授訊號VFB至控制單元20，用於控制開關單元18之切換訊號VG。
由於本發明之功因修正電路10的第二輸出電壓VO2係依據耦合電感12之第二繞組124所產生，而小於第一輸出電壓VO1，因此可藉由降壓匝比設計獲得一可直接輸出至一般需低壓且隔離之電子裝置或其他電器設備，如小型家電或燈源裝置等之隔離低電壓。
此外，本實施例之控制單元20更耦接一啟動單元26，其設有二啟動整流單元261、262、二電阻263、264與一濾波電容265，其中該二啟動整流單元261、262係分別耦接至該整流濾波模組11之EMI濾波單元116與輸入整流單元112之間，以整流該輸入電源而輸出一啟動電源至電阻263、264；電阻263、264係依據該啟動電源而分壓，亦即電阻263、264組成一啟動分壓器，而依據該啟動電源產生一啟動分壓訊號並輸出至電容265，以產生一啟動能量並輸出至控制單元20，用於啟動控制單元20。
綜上所述，本發明為一種具多組輸出電源之功因修正電路，其提供耦合電感單元，其具有第一繞組與第二繞組，以分別耦接第一輸出電容與第二輸出電容，增加可輸出電源，並藉由與直流對直流轉換器結合，進一步提供更多輸出電源。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10．．．功因修正電路
102．．．第一整流單元
104．．．第二整流單元
11．．．整流濾波模組
112．．．輸入整流單元
114．．．輸入濾波單元
116．．．EMI濾波單元
12．．．第一電感耦合單元
122．．．第一繞組
124．．．第二繞組
126．．．零電流繞組
13．．．輔助電源產生電路
14．．．第一輸出電容
16．．．第二輸出電容
18．．．第一開關單元
20．．．控制單元
22．．．第一分壓單元
222．．．電阻
224．．．電阻
24．．．光隔離回授電路
26．．．啟動單元
261．．．啟動整流器
262．．．啟動整流器
263．．．電阻
264．．．電阻
265．．．濾波電容
I122．．．第一電流
I124．．．第二電流
IZCD．．．零電流訊號
OUT1．．．第一輸出端
OUT2．．．第二輸出端
VO1．．．第一輸出電壓
VO2．．．第二輸出電壓
VAC．．．交流電源
VSC．．．濾波電源
VCSPFC．．．感測訊號
VDC．．．整流電源
VDET．．．第一分壓訊號
第一圖為本發明之功因修正電路之一實施例的電路圖。
10．．．功因修正電路
102．．．第一整流單元
104．．．第二整流單元
11．．．整流濾波模組
112．．．輸入整流單元
114．．．輸入濾波單元
116．．．EMI濾波單元
12．．．第一電感耦合單元
122．．．第一繞組
124．．．第二繞組
126．．．零電流繞組
13．．．輔助電源產生電路
14．．．第一輸出電容
16．．．第二輸出電容
18．．．第一開關單元
20．．．控制單元
22．．．第一分壓單元
222．．．電阻
224．．．電阻
24．．．光隔離回授電路
26．．．啟動單元
261．．．啟動整流器
262．．．啟動整流器
263．．．電阻
264．．．電阻
265．．．濾波電容
Claims (7)
- 一種具多組輸出電源之功因修正電路，其包含:
一第一耦合電感單元，其具有一第一繞組與一第二繞組，該第一繞組之一端耦接一整流濾波模組，該整流濾波模組依據一輸入電源而產生一整流電源，該第一繞組依據該整流電源而儲能，以產生一第一電源，該第二繞組依據該第一繞組而耦合，以產生一第二電源；以及
一開關單元，其一端耦接該第一繞組；以及一控制單元，其耦接該第二繞組與該第一開關單元，該控制單元依據該第二繞組所產生之該第二電源而控制該第一開關單元之切換。 - 如申請專利範圍第1項所述之功因修正電路，更包含:
一第一輸出電容，其耦接該第一繞組與一第一輸出端，並依據該第一電流而產生一第一輸出電壓；以及
一第二輸出電容，其耦接該第二繞組與一第二輸出端，並依據該第二電流而產生一第二輸出電壓。 - 如申請專利範圍第1項所述之功因修正電路，其中該第一耦合電感單元更包含一零電流繞組，其耦合於該第一繞組，並耦接該控制單元，該控制單元更依據該零電流繞組所產生之一零電流訊號而控制該控制單元之切換。
- 如申請專利範圍第1項所述之功因修正電路，更包含:
一分壓單元，其一端耦接一第一輸出電容，該分壓單元之另一端耦接至接地，該分壓單元具有一第一電阻與一第二電阻，該第一電阻串聯該第二電阻，且該第一電阻與該第二電阻依據該第一輸出電容所輸出之一第一輸出電壓產生一分壓訊號至該控制單元，該控制單元更依據該分壓訊號控制該開關單元之切換。 - 如申請專利範圍第1項所述之功因修正電路，更包含:
一第一整流單元，其耦接該第一繞組與該第一輸出電容之間，並整流該第一電源；以及
一第二整流單元，其耦接該第二繞組與該第二輸出電容之間，並整流該第二電源。 - 如申請專利範圍第1項所述之功因修正電路，其中該整流濾波模組係包含:
一電磁干擾（EMI）濾波單元，其濾除一交流電源之EMI而輸出一輸入電源；
一輸入整流單元，其耦接該EMI濾波單元並整流該輸入電源，以輸出該整流電源；以及
一輸入濾波單元，其耦接於橋式整流單元，降低整流單元之高脈動電壓，以輸出經濾波之該整流電源至耦合電感單元之第一繞組。 - 如申請專利範圍第1項所述之功因修正電路，更包含:
二啟動整流單元，耦接該整流濾波模組，整流該輸入電源而輸出一啟動電源；
一啟動分壓器，其耦接該二啟動整流單元，依據該啟動電源產生一啟動分壓訊號並輸出；以及
一濾波電容，其依據該啟動分壓訊號產生一啟動能量至該控制單元，以啟動該控制單元。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW101118294A TW201349722A (zh) | 2012-05-23 | 2012-05-23 | 具多組輸出電壓之功因修正電路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW101118294A TW201349722A (zh) | 2012-05-23 | 2012-05-23 | 具多組輸出電壓之功因修正電路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201349722A true TW201349722A (zh) | 2013-12-01 |
Family
ID=50157605
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW101118294A TW201349722A (zh) | 2012-05-23 | 2012-05-23 | 具多組輸出電壓之功因修正電路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| TW (1) | TW201349722A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9762059B2 (en) | 2014-05-14 | 2017-09-12 | Delta Electronics, Inc. | Fan system and voltage stabilizing module for multi power source input |
| WO2021066887A1 (en) * | 2019-10-04 | 2021-04-08 | Raytheon Company | Multiple-output non-isolated active line filter |
-
2012
- 2012-05-23 TW TW101118294A patent/TW201349722A/zh unknown
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9762059B2 (en) | 2014-05-14 | 2017-09-12 | Delta Electronics, Inc. | Fan system and voltage stabilizing module for multi power source input |
| WO2021066887A1 (en) * | 2019-10-04 | 2021-04-08 | Raytheon Company | Multiple-output non-isolated active line filter |
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