功率因數校正電路的無源無損緩衝電路的製作方法
2023-10-04 08:32:39 1
專利名稱：功率因數校正電路的無源無損緩衝電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及開關電源領域，尤其是涉及一種功率因數校正電路的無源無損緩衝電路。
背景技術：
市電是目前我們生活離不開的一種能量來源，而眾多的用電設備由於各種原因會產生大量的諧波幹擾，對市電網產生許多的影響。用電設備譬如變換器有兩種工作模式，電流連續模式和電流不連續模式，變換器工作在電流連續模式時，在開關管開通時刻會存在開關管和整流管共通狀態的換流過程， 此過程中整流管的電流將急劇轉向開關管，開關管的電流過快上升造成開關管損耗較大，而整流管的電流過快下降可能造成大的反向恢復電流，最終導致變換器效率降低及電磁噪聲較大等不良影響。如何減少用電設備的諧波，即抑制用電設備的電磁幹擾(EMI)，於是產生了功率因數校正(PFC)這個概念，就是通過校正技術迫使電壓和電流嚴格同相，從而提高了功率因數，減少諧波對電網的幹擾。而且不可再生能源的需求越來越大，而其儲量卻越來越少，在提供功率因數的同時提聞電源效率，提聞功率因數的同時也儘量的提聞效率，從而達到「綠色能源」的要求，是技術人員亟待解決的問題之一。
發明內容
本發明是針對上述背景技術存在的缺陷提供一種有效抑制二極體的反向恢復問題，降低開關損耗，提高變換效率，改善電源可靠性的功率因數校正電路的無源無損緩衝電路。為實現上述目的，本發明公開了一種功率因數校正電路的無源無損緩衝電路，其包括主升壓電感、次升壓電感、第一輔助耦合電感、第二輔助耦合電感、主功率開關、緩衝電容、第一二極體、第二二極體、第三二極體及第四二極體，所述主升壓電感一端連接有電壓輸入端，所述主升壓電感另一端與所述次升壓電感同名端電性連接，所述次升壓電感非同名端與所述第一輔助耦合電感同名端及第二輔助耦合電感同名端電性連接，所述第二輔助耦合電感非同名端、第一二極體陽極、第三二極體陽極及主功率開關漏極電性連接在一起，所述主功率開關源極接地；所述第一輔助耦合電感非同名端、第二二極體陽極及緩衝電容一端電性連接在一起，所述緩衝電容另一端與第三二極體陰極電性連接，所述緩衝電容與第三二極體接點電性連接第四二極體陽極，所述第一二極體陰極、第二二極體陰極及第四二極體陰極電性連接在一起。進一步地，所述第一輔助耦合電感與第二輔助耦合電感以同向的形式並繞於一個磁芯之上，所述第一輔助耦合電感線圈匝數大於第二輔助耦合電感線圈匝數。進一步地，所述第四二極體陰極對應電路電壓輸出側。進一步地，所述第一二極體、第二二極體、第三二極體及第四二極體均為快恢復二極體。綜上所述，本發明一種功率因數校正電路的無源無損緩衝電路通過電路工作在電流連續模式，主功率開關開通時，在第一輔助耦合電感的作用下，快恢復二極體的電流變化率減小，從而減小了反向恢復損耗；緩衝電容可以存儲反向恢復能量，並將這部分能量傳輸給負載，從而提高變換效率；第一輔助耦合電感的作用是在主功率開關關斷期間產生一個感應電勢，在這個感應電勢的作用下，使第二輔助耦合電感在主功率開關關斷期間復位到零，為下一個開關周期抑制二極體反向恢復和實現主功率開關零電流開通做好準備。
圖I為本發明實施例的電路原理圖。
具體實施例方式為能進一步了解本發明的特徵、技術手段以及所達到的具體目的、功能，下面結合附圖與具體實施方式
對本發明作進一步詳細描述。如圖I所示，本發明一種功率因數校正電路的無源無損緩衝電路包括主升壓電感LI、次升壓電感L2、第一輔助耦合電感L3、第二輔助耦合電感L4、主功率開關S、緩衝電容C、第一二極體Dl、第二二極體D2、第三二極體D3及第四二極體D4，所述主升壓電感LI 一端連接有電壓輸入端Vin，所述主升壓電感LI另一端與所述次升壓電感L2同名端電性連接，所述次升壓電感L2非同名端與所述第一輔助耦合電感L3同名端及第二輔助耦合電感L4同名端電性連接，所述第一輔助I禹合電感L3與第二輔助I禹合電感L4以同向的形式並繞於一個磁芯之上，所述第一輔助耦合電感L3線圈匝數與第二輔助耦合電感L4線圈匝數的比例為m :n,其中m > n,本實施例中m n=9 :1。所述第二輔助耦合電感L4非同名端、第一二極體Dl陽極、第三二極體D3陽極及主功率開關S漏極電性連接在一起，所述主功率開關S源極接地；所述第一輔助耦合電感L3非同名端、第二二極體D2陽極及緩衝電容C 一端電性連接在一起，所述緩衝電容C另一端與第三二極體D3陰極電性連接，所述緩衝電容C與第三二極體D3接點電性連接第四二極體D4陽極，所述第一二極體Dl陰極、第二二極體D2陰極及第四二極體D4陰極電性連接在一起，所述第四二極體D4陰極對應電路電壓輸出側Vout,所述第一二極體D1、第二二極體D2、第三二極體D3及第四二極體D4為快恢復二極體。本發明電路的工作原理如下，當主功率開關S處於導通狀態之前，主升壓電感LI、次升壓電感L2及第一輔助耦合電感L3組成一儲能單元，主升壓電感LI、次升壓電感L2及第二輔助耦合電感L4組成另一儲能單元，同時進行儲能；由於第一輔助耦合電感L3線圈匝數比第二輔助耦合電感L4線圈匝數多，此時第一輔助耦合電感L3電感量大於第二輔助耦合電感L4電感量，在主功率開關S下個開關周期到來之前，第二輔助耦合電感L4上的電流耦合至第一輔助耦合電感L3上，此時與第二輔助耦合電感L4電性連接的主功率開關S接點處電流為零，從而實現主功率開關S在下個開關周期到來時的零電流開通(ZCS)。第一二極體D1、第二二極體D2、第三二極體D3及第四二極體D4的反向恢復電流因為第一輔助二極體及緩衝電容C的存在，利用電感中電流不能突變及電容兩端電壓不能突變的原理，抑制了第一二極體D1、第二二極體D2、第三二極體D3及第四二極體D4反向電流及高電壓，不形成導通損耗。此外，第一輔助耦合電感L3、緩衝電容C及第三二極體D3形成一諧振迴路，第二輔助耦合電感L4、緩衝電容C及第三二極體D3形成另一諧振迴路，此時，主功率開關S的電流轉移到第三二極體D3上，同時，第一輔助耦合電感L3兩端會產生感應電勢，在第一輔助耦合電感L3及緩衝電容C的作用下，第二輔助耦合電感L4上的電流線性減小，第三二極體D3的電流線性增加，緩衝電容C的電壓下降，將存儲在緩衝電容C中的反向恢復能量傳輸通過電壓輸出側Vout傳輸給負載，實現了零電壓關斷(ZVS )。綜上所述，本發明一種功率因數校正電路的無源無損緩衝電路通 過電路工作在電流連續模式，主功率開關S開通時，在第一輔助耦合電感L3的作用下，快恢復二極體的電流變化率減小，從而減小了反向恢復損耗；緩衝電容C可以存儲反向恢復能量，並將這部分能量傳輸給負載，從而提高變換效率，整體的效率可達97. 5%，進而減少硬開關產生的尖峰，使電磁幹擾得到顯著地改善；第一輔助耦合電感L3的作用是在主功率開關S關斷期間產生一個感應電勢，在這個感應電勢的作用下，使第二輔助耦合電感L4在主功率開關S關斷期間復位到零，為下一個開關周期抑制二極體反向恢復和實現主功率開關S零電流開通做好準備。以上所述實施例僅表達了本發明的一種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本發明範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明的保護範圍應以所附權利要求為準。
權利要求
1.一種功率因數校正電路的無源無損緩衝電路，其特徵在於包括主升壓電感、次升壓電感、第一輔助耦合電感、第二輔助耦合電感、主功率開關、緩衝電容、第一二極體、第二二極體、第三二極體及第四二極體，所述主升壓電感一端連接有電壓輸入端，所述主升壓電感另一端與所述次升壓電感同名端電性連接，所述次升壓電感非同名端與所述第一輔助耦合電感同名端及第二輔助耦合電感同名端電性連接，所述第二輔助耦合電感非同名端、第一二極體陽極、第三二極體陽極及主功率開關漏極電性連接在一起，所述主功率開關源極接地；所述第一輔助耦合電感非同名端、第二二極體陽極及緩衝電容一端電性連接在一起，所述緩衝電容另一端與第三二極體陰極電性連接，所述緩衝電容與第三二極體接點電性連接第四二極體陽極，所述第一二極體陰極、第二二極體陰極及第四二極體陰極電性連接在一起。
2.根據權利要求I所述的功率因數校正電路的無源無損緩衝電路，其特徵在於所述第一輔助耦合電感與第二輔助耦合電感以同向的形式並繞於一個磁芯之上，所述第一輔助耦合電感線圈匝數大於第二輔助耦合電感線圈匝數。
3.根據權利要求I所述的功率因數校正電路的無源無損緩衝電路，其特徵在於所述第四二極體陰極對應電路電壓輸出側。
4.根據權利要求I所述的功率因數校正電路的無源無損緩衝電路，其特徵在於所述第一二極體、第二二極體、第三二極體及第四二極體均為快恢復二極體。
全文摘要
本發明公開了一種功率因數校正電路的無源無損緩衝電路，包括升壓電感、輔助耦合電感、主功率開關、緩衝電容及快恢復二極體，主升壓電感與次升壓電感連接，次升壓電感與第一輔助耦合電感及第二輔助耦合電感一端連接,第二輔助耦合電感另一端、第一二極體陽極、第三二極體陽極及主功率開關連接在一起；第一輔助耦合電感另一端、第二二極體陽極及緩衝電容一端連接在一起，緩衝電容另一端與第三二極體陰極連接，緩衝電容與第三二極體接點連接第四二極體陽極，第一二極體、第二二極體及第四二極體陰極電性連接在一起。本發明可以有效抑制二極體的反向恢復問題，降低開關損耗，緩衝電容可以存儲反向恢復能量，並將能量傳輸給負載，提高變換效率，同時有效減少用電設備的電磁幹擾。
文檔編號H02M1/34GK102751857SQ201210252598
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月20日 優先權日2012年7月20日
發明者江曉東 申請人:東莞市銘普實業有限公司