TWI239709B - Rectifier circuit matched for power factor correction - Google Patents

Description

1239709 五、發明說明（ι) 本發明係關於功率因數校正之匹配所用之整流電路，其 包含作成電橋配置之第1二極體、第2二極體、第3二極 體及第4二極體，一只電感器及一只電容器，電橋之第1 極及第2極係接到至少具有一個交流電壓部件之電源，電 感器係與第3極或第4極串聯。 習知技術 此種裝置由習知技術已知曉，藉由第1 a至1 d圖中之例 而顯示此種裝置。 所根據的問題是參考第1 a至1 d圖之電路而說明。自 2〇〇1年以後，IEC 1 000 - 3 - 2要求電源功率小於25W之系統 ，其電源電流諧波需遵守相關之規定。不斷增加之照明燈 型式需要使用電子設備，此電子設備之火花抑制整流器之 第2級下游係爲電源整流器（mams rectifier)。爲了遵守 IEC 1 000 - 3 - 2之規定，需要執行功率因數校正，簡稱爲 PFC。第1 a圖示出習知技術上已知之電源整流器，此整流 器係爲隨後之功率因數校正而設計。在這種情形中，電源 整流器含有作成電橋配置之四個二極體D1至D4。電橋配 置包含第1極10、第2極12、第3極14、及第4極16， 第1極1 0及第2極1 2係接到至少有一個交流（AC )電壓部 件之電源。第3極14及第4極16係經電容器C1而相互連 接，電容器較佳是小，尤其是，在若干nF(奈法拉 ）之範 圍內。第4極16係接地，而第3極14之後先接一只二極 體D5，然後接電感器L1。在箭頭點18所指方向之其餘電 1239709 五、發明說明（2) 路，尤其是在箭頭之方向上連接一相當大之貯存電容器， 此貯存電容器然後供給直流（DC )電壓至設備。如本情形所 示，其係特別有利於將電源整流器接至電感器俾適宜地負 載。PFC電路另包含至少一只以高頻切換之一個切換元件 (未圖示），此切換元件控制電源電流使其盡量與電壓成 比例變化，亦即大部份爲正弦波變化。 PFC操作之缺點係如果此高頻切換元件之切換電壓經電 感器L1上昇時則會有逆向電流流入電源整流器，可以說明 錯誤的方式。具體說，此種情況之結果，電容器C1係被逆 向電流充電且因此在引自電源之電流內產生電流空洞 (c u r r e n t ho 1 e )，亦即在一特定時間期間內無電流可取引 。這種情形係可能產生的，因在PFC電路上，慢式之電源 二極體D1至D4之截斷逆向電流之持續期間係對應於以高 頻切換之切換元件之約一半持續期間之故。作爲對此之反 制措施，可採在二極體D1至D4之電源整流器之輸出側之 小電容器C1之下游附加一與PFC電感器串聯之之快速二極 體D5。 方塊20包含組成PFC電路之元件。 第1 b圖示出稍作修改之變化例，其係將快速二極體D5 連接在第4極1 6與地之間，而電感器則直接接至第3極 1 4。於第1 c圖所示之電路上，第4極1 6係經電感器L1接 地，而快速二極體D5則接在第3極1 4。於第1 d圖所示之 電路上，串聯電路包含之快速二極體D 5和電感器L1係設 1239709 五、發明說明（3) 在第4極1 6與地間。 基於這些以往技術知悉之電路，本發明所根據之目的係 發展一種一般性之整流電路俾其能以較少之部件特別是能 省掉二極體D5而製作。 上述目的係藉具有申請專利範圍第1項之特性之整流電 路達成。 本發明係基於二極體D5能藉由四組成整流器之二極體中 之兩個二極體採用快速型而被取代之觀念，基於此項觀念 ’第1極與第2極間需連接一只電容器c 1。此措施消除對 第5二極體之須求，設置電容器之另外益處爲其同時作爲 抑制火花之X -電容器。 於一個特別較佳的實施例中，電容器C1係由接成串聯之 第1電容器元件及第2電容器元件所形成，第1電容器元 件和第2電容器元件間之接合點係接至電橋配置之第3極 或第4極。此措施提供各個電位相對於射頻（r ad i Q frequency)電壓，更可靠地被界定。在本文中，前述兩電 容器元件間之接合點係良好地接至兩只慢速二極體之共通 點之極。 不論電容器C1是否被分成數個電容器元件，均能執行下 述四種特別較佳之實施例。 在此方面，第1二極體可接在第1極和第3極之間，第 2二極體可接在第1極和第4極之間，第3二極體可接在 第4極和第2極之間，及第4二極體可接在第2極和第3 1239709 五、發明說明（4) 極之間。第1實施例之特徵爲第1二極體及第4二極體係 爲快速型二極體，電感器係與第3極串聯，及第4極係接 地。於第2實施例中第2二極體及第3二極體係爲快速型 二極體，電感器係與第3極串聯，及第4極係接地。於第 3實施例中，第1二極體及第4二極體係爲快速型二極體 ，電感器係與第4極串聯，及第4極係經電感器接地。於 第4實施例中，第2二極及第3二極體係爲快速型二極體 ，電感器係與第4極串聯，及第4極係接地。沒有明確表 示需爲快速型之二極體可爲慢速型。 於本文中，快速型二極體係指截斷逆向電流之持續時間 係爲10ns至100ns (奈秒）。慢速型二極體係指截斷逆向電 流之持續時間係爲1 # s (微秒）至20 // s。 其它有利之實施例能自申請專利範圍各附屬項得知。 圖式之簡單說明 下面將參照附圖詳述本發明之多個典型之實施例： 第la至Id圖係示出習知技術已知之匹配功率因數校正 之四種整流器電路； 第2a至2d圖顯示具有單一電容器C1之四種本發明之匹 配功率因數校正之整流器電路；及 第3a至3d圖顯示另外四種本發明之匹配功率因數校正 之整流器電路，其中電容器C1係由兩只電容器元件作成， 兩電容器元件之接合點係接至電橋配置之第3或第4極。 第2 a至3 d圖係以舉例之方式顯示本發明之實施例。本 1239709 五、發明說明（5) 丨同形’第2 a及3 a所不之貫施例係源自弟1 &圖，第2 b及 3b圖所示之實施例係源自第lb圖，第2c及3c圖所示之 實施例係源自第1 c圖，及第2d及3d圖所示之實施例係源 自第Id圖。第2a至2d圖及第3a至3d圖所示之部件對應 於第1 a至1 d圖之部件係以相同參考符號袠$，其說日月貝fJ 從略。 第2a至2d圖所示之實施例與第la至Id圖所示之實施 例之差異在於，每種情形，在方塊22內與電感器L1組合 以作爲PFC電路之部件之兩只二極體係爲快速型二極體， 及電容器C1係配置在第1極10和第2極12之間。 第3a至3d圖所示之實施例與第2a至2d圖所示之實施 例之差異在於電容器C1係由兩個電容器元件C2及C3作成 ，此兩電容器元件C2及C3間之接合點係接至不需爲快速 型二極體，亦即不設置在方塊22內之二極體，之共通極。 符號說明 D1，D2，D3 ,D4，D5 …二極體 10，12，14，16..極 L1…電感器 C1…電容器 U…電源

Claims (1)

1239709 六、申請專利範圍 第90117660號「功率因數校正之匹配所用之整流電路」 專利案 (92年7月修正） 六申請專利範圍 1. 一種功率因數校正之匹配所用之整流電路，其包含作 成電橋配置之一第1二極體（D1)、一第2二極體（D2) 、一第3二極體（D3)及一第4二極體（D4)，一電感器 (L1)，及一電容器（C1)，前述電橋之第1極（10)及第 2極（1 2 )係接到至少具有一個交流電壓元件之電源（U) ，及前述電感器（L1)配置爲係與第3極（14)或第4極 (16)串聯，其特徵爲： 前述電容器（C1)係接在第1極（10)和第2極（12)之 間，及前述四只二極體（01，02,03,04)中之兩只二極 體係爲快速型二極體。 2. 如申請專利範圍第1項之整流電路，其中 前述電容器（C1)係由接成串聯之一第1電容器元件 (C2)及一第2電容器元件（C3)形成，前述第1電容器 元件（C2)及前述第2電容器元件（C3)間之接合點係接 至前述電橋配置之第3極（14)或第4極（16)。 3. 如申請專利範圍第2項之整流電路，其中 前述第1電容器元件（C2)和前述第2電容器元件 (C 3 )間之接合點係接至不需爲快速型二極體之兩只二 極體間之接合點。 1239709 六、申請專利範圍 4·如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之整流電路 ，其中 前述第1二極體（D1)係接在前述第1極（10)和前述 第3極（14)之間，前述第2二極體（D2)係接在前述第 1極（10)和前述第4極（16)之間，前述第3二極體（D3) 係接在前述第4極（1 6 )和前述第2極（1 2 )之間，及前 述第4二極體（D4)係接在前述第2極（12)和前述第3 極（1 4 )之間， 前述第1二極體（D1)及前述第4二極體（D4)係爲快 速型二極體，前述電感器（L1)係配置爲與前述第3極 (1 4 )串聯，及前述第4極係連接至接地。 5·如申請專利範圍第1至第3項中任一項之整流電路， 其中 前述第1二極體（D1)係接在前述第1極（10)和前述 第3極（14)之間，前述第2二極體（D2)係接在前述第 1極（10)和前述第4極（16)之間，前述第3二極體（D3) 係接在前述第4極（1 6 )和前述第2極（1 2 )之間，及前 述第4二極體（D4)係接在前述第2極（12)和前述第3 極（1 4 )之間， 前述第2二極體（D2)及前述第3二極體（D3)係爲快 速型二極體，前述電感器（L1)係配置爲與前述第3極 (14)串聯，及前述第4極（16)係連接至接地。 6·如申請專利範圍第1至第3項中任一項之整流電路， 1239709 六、申請專利範圍 其中 前述第1二極體（D 1 )係接在前述第1極（1 〇 )和前述 第3極（14)之間，前述第2二極體（D2)係接在前述第 1極（10)和前述第4極（16)之間，前述第3二極體（D3) 係接在前述第4極（16)和前述第2極（12)之間，及前 述第4二極體（D4)係接在前述第2極（12)和前述第3 極（1 4 )之間， 前述第1二極體（D1)及前述第4二極體（D4)係爲快 速型二極體，前述電感器（L1)係配置爲與前述第4極 (1 6 )串聯，及前述第4極（1 6 )係經前述電感器（L 1 )連 接至接地。 7·如申請專利範圍第1至第3項中任一項之整流電路， 其中 前述第1二極極（D1)係接在前述第1極（10)和前述 弟3極（14)之間，即述第2二極體（D2)係接在前述第 1極（10)和前述第4極（16)之間，前述第3二極體（D3) 係接在前述第4極（1 6 )和前述第2極（1 2 )之間，及前 述弟4 一極體（D4)係接在肖丨』述第2極（12)和前述第3 極（1 4 )之間， 前述第2二極體（D2)及前述第3二極體（D3)係爲快 速型二極體，前述電感器（L1)係配置爲與前述第4極 (1 6 )串聯，及前述第4極（1 6 )係經前述電感器（L 1 )連 接至接地。