有源功率因數修正單元電路的製作方法

2023-09-22 22:30:30

專利名稱：有源功率因數修正單元電路的製作方法
技術領域：
有源功率因數修正單元電路本實用新型涉及照明電路領域，尤其涉及一種應用於交流電子鎮流器上的有源功 率因數修正單元電路。隨著綠色照明的推廣，節能高效的螢光燈及其電子鎮流器得到大規模的應用。現 有的交流電壓(AC)輸入，專業型電子鎮流器均採用有源功率因數修正進行電路升壓，以獲 得高功率因數，同時得到穩定的鎮流器直流工作電壓(DC)，供給半橋逆變單元電路，再由 LC諧振點燈單元電路恆功率點燈。現階段為適應低碳經濟，國際國內對電子鎮流器的能耗 標準提出了更高的要求，並對電磁兼容(EMC)標準增項，以往只制定9KHz-30MHz的傳導輻 射限值要求，新標準又增加了 30MHz-300MHz發射限值要求，由現有技術中的有源功率因數 修正單元電路組合而製成的電子鎮流器已不能滿足以上的新標準限值要求。現有技術中的有源功率因數修正單元電路如

圖1所示，其中，儲能電感L、快恢復 二級管VD、不定頻峰值電流型控制晶片IC(如現有技術產品中的斷續模式、不定頻率峰值 電流控制、APFC升壓變換器)、場效應開關管VT和濾波電容C，上述元器件組成的電路利用 升壓原理，以此得到功率因數的修正，並得到恆定的輸出電壓，供給電子鎮流器逆變點燈的 電源(DC)，圖1為一個硬開關的有源功率因數修正單元電路，在場效應開關管VT導通時， 快恢復二級管VD的反向恢復電流全部損耗在場效應開關管VT導通過程中，使場效應開關 管VT的開關損耗加大，另場效應開關管VT在關斷時，由於場效應開關管VT的延遲時間及 拖尾特性，使電流不能立即為零，此時場效應開關管VT源極、漏極兩端電壓快速上升，場效 應開關管VT兩端源極、漏極電壓電流同時並存，形成功率三角區，使場效應開關管VT產生 瞬時電應力，增加電能損耗及電磁騷擾。現有技術的有源功率因數修正單元電路是一個典型的硬開關電路，場效應開關管 VT不能在零電流和零電壓狀態下進行開關，因此場效應開關管VT在開關過程中電能損耗 較大；場效應開關管VT在開關過程中產生很大dv/dt (即電壓上升率)和di/dt (電流上 升率)，由此產生強烈的電磁輻射，以現有技術的有源功率因數修正單元電路組合成的電子 鎮流器不能滿足新的能效標準及新的EMC標準的要求。本實用新型的目的是為了克服現有技術的不足，提供一種有源功率因數修正單元 電路，具有低耗能和低電磁輻射的特點。本實用新型提供的有源功率因數修正單元電路，包括儲能電感(L)、快恢復二級 管(VD)、不定頻峰值電流型控制晶片(IC)、場效應開關管(VT)和濾波電容(C)，儲能電感 (L) 一端為脈動直流電輸入端，另一端與快恢復二級管(VD)正極相連，快恢復二級管(VD) 的負極接濾波電容(C) 一端作為直流電正輸出，場效應開關管VT的柵極與不定頻峰值電流 型控制晶片(IC)連接，還包括一緩衝電感(Li)、二極體(VDl)和無感電容二(C2)，所述的緩衝電感(Li)連接於場效應開關管(VT)漏極和快恢復二級管VD的正極之間；所述的二極 管(VDl)的正負極分別連接於場效應開關管(VT)漏極與無感電容二(C2) —端之間，所述 場效應開關管(VT)的源極、無感電容二(C2)的另一端、濾波電容(C)的另一端一同接地， 作為電源輸出負極。其中，有源功率因數修正單元電路還包括二極體二(VD2)、二極體三(VD3) 』二 極管二(VD2)的正極與無感電容二(C2)的非接地端相連，負極與二極體三(VD3)的正極 相連；二極體三(VD3)的負極與濾波電容(C)的非接地端連接；二極體二(VD2)、二極體三 (VD3)構成了無感電容二(C2)與濾波電容(C)之間的通路；當場效應開關管(VT)關斷後， 無感電容二(C2)充滿電荷，當下一工作周期即場效應開關管(VT)下一次關斷前，無感電容 二(C2)通過二極體二(VD2)、二極體三(VD3)放電，並將無感電容二(C2)電能轉換至電源 輸出正極。其中，有源功率因數修正單元電路還包括無感電容一(Cl)，其一端與二極體 (VD2)負極相連，另一端與快恢復二級管(VD)正極相連。其中，所述不定頻峰值電流型控制晶片(IC)是型號為L6562的系列型晶片。本實用新型與現有技術相比，具有以下優點本實用新型的有源功率因數修正單元電路，受控於不定頻峰值電流型控制晶片IC 的場效應開關管VT和該緩衝電感Ll、無感電容二 C2和二極體一 VDl構成無損緩衝電路，使 場效應開關管VT由硬開關工作模式轉化為具有零電流開通，零電壓關斷的軟開關工作模 式，減小了場效應開關管VT在開關過程中的電壓電流同時存在的時間，從而減小場效應開 關管VT的開關損耗；並且可同時降低場效應開關管VT開關過程中的電應力及產生dv/dt， di/dt的強度，使電磁輻射源減小，滿足了對於電子鎮流器30MHz-300MHz輻射的標準。本實 用新型有源功率因數修正單元電路是在現有技術上增加了緩衝電感、無感電容和二極體組 件，而應用在電子鎮流器，單極效率可達97%，設計簡單，節約成本。另外，本實用新型通過增加二極體二 VD2和二極體三VD3作為無感電容二 C2與濾 波電容C之間的通路，使得無感電容二 C2的電能可以作為直流電源DC輸出而不至於浪費， 達到了節約能源的目的。圖1為現有技術的有源功率因數修正單元電路的電路圖；圖2為本實用新型有源功率因數修正單元電路的電路圖。為更進一步闡述本實用新型為達成預定目的所採取的技術手段及功效，以下結合 附圖及較佳實施例，對依據本實用新型提出的有源功率因數修正單元電路，其具體實施方 式、結構、特徵及其功效，說明如後。本實用新型提供的有源功率因數修正單元電路，如圖2所示，包括儲能電感L、快 恢復二級管VD、不定頻峰值電流型控制晶片IC、場效應開關管VT、濾波電容C、緩衝電感Li、 二極體一 VD1、無感電容二 C2等源器件，場效應開關管VT與緩衝電感Li、二極體一 VD1、無 感電容二 C2構成無損緩衝電路，而使場效應開關管VT工作在零電流開通，零電壓關斷工作模式，降低了場效應開關管VT開關過程中產生dv/dt，di/dt的強度，從而減小了電磁輻射 源，降低了電磁輻射，滿足了對於電子鎮流器30MHz-—300MHz輻射的標準。儲能電感L 一端為脈動直流電輸入端，另一端與快恢復二級管VD正極相連，快恢 復二級管VD的負極接濾波電容C作為DC輸出，場效應開關管VT的柵極與不定頻峰值電流 型控制晶片IC連接，場效應開關管VT的漏極連接緩衝電感Ll的下端，緩衝電感Ll的上端 連接快恢復二級管VD的正極，場效應開關管VT的漏極同時與二極體一 VDl正極連接，二極 管一 VDl負極與無感電容二 C2上端連接，場效應開關管VT的源極、無感電容二 C2、濾波電 容C下端一同接地，作為直流電源輸出負極，以上所描述電路完成本實用新型的功能，即場 效應開關管VT零電流開通、零電壓關斷。另本實施例中的電路中還包括二極體二 VD2、二極體三VD3和無感電容一 Cl，其功 能是當場效應開關管VT關斷後，無感電容二 C2充滿電荷，當下一工作周期即場效應開關管 VT下一次關斷前，要將無感電容二 C2電能放掉，因此設置了二極體二 VD2、二極體三VD3作 為放電通道，並將無感電容二 C2電能轉換至電源輸出正極。本實施例的所述不定頻峰值電流型控制晶片IC是型號為L6562的系列晶片。緩 衝電感Ll使脈動直流電流流經儲能電感L時，場效應開關管VT的電流緩慢上升，實現零電 流導通。本實用新型應用於電子鎮流器中，電子鎮流器在工作時，儲能電感L 一端輸入是 經全橋整流器電路輸入的脈動直流電壓和電流，脈動直流電流通過儲能電感L時將儲能電 感L的鐵芯磁化，即電轉化為磁，第一時刻，場效應開關管VT受控於不定頻峰值電流型控制 晶片IC而導通，脈動直流電流經儲能電感L，緩衝電感Ll和場效應開關管VT漏極、源極至 脈動直流的地端，在儲能電感L進行儲能過程中，脈動直流電流經緩衝電感Ll時，其上的電 流不能突變，流經場效應開關管VT的電流緩慢上升，實現零電流導通。當場效應開關管VT 受控於不定頻峰值電流型控制晶片IC關斷時，無感電容二 C2兩端電壓不能突變，緩慢上 升，即由於無感電容本身的特性，當直流電壓加在電容兩端時，電容處於充電過程，電荷量 逐漸增加，電位緩慢上升，無感電容二 C2電位不能立即上升。二極體一 VDl作為場效應開 關管VT漏極和無感電容二 C2的通路，場效應開關管VT漏極電壓經過二極體一 VDl，在同一 時刻場效應開關管VT漏極的電壓等於無感電容二 C2的電壓。即無感電容二 C2電位不能 立即上升，致使二極體一 VDl負極電位不能立即上升，導致二極體一 VDl的正極即場效應開 關管VT的漏極電位也不能立即上升，故而使場效應開關管VT實現零電壓關斷。二極體二 VD2和二極體三VD3作為無感電容二 C2與濾波電容C之間的通路，使得 無感電容二 C2的電能轉換至電源輸出正極而不至於浪費，達到了節約能源。本實用新型的有源功率因數修正單元電路中，受控於不定頻峰值電流型控制晶片 IC的場效應開關管VT和緩衝電感Li、無感電容二 C2和二極體一 VDl組成無損緩衝電路， 使場效應開關管VT工作在零電流開通、零電壓關斷的模式下，減小了場效應開關管VT在開 關過程中的電壓電流同時存在的時間，從而減小場效應開關管VT的開關損耗，並且可同時 降低場效應開關管VT開關過程中產生dv/dt，di/dt的強度，使電磁輻射源減小，滿足了對 於電子鎮流器30MHz-300MHz輻射的標準。本實用新型有源功率因數修正單元電路是在現 有技術上增加了緩衝電感、無感電容和二極體等器件，而應用在電子鎮流器中，單極效率可 達97 %，設計簡單，可節約成本。[0023] 在此說明書中，本實用新型已參照其特定的實施例作了描述，但是，很顯然仍可以 做出各種修改和變換而不背離本實用新型的精神和範圍。因此，本實用新型的說明書和附 圖被認為是說明性的而非限制性的。
權利要求一種有源功率因數修正單元電路，包括儲能電感(L)、快恢復二級管(VD)、不定頻峰值電流型控制晶片(IC)、場效應開關管(VT)和濾波電容(C)，儲能電感(L)一端為脈動直流電輸入端，另一端與快恢復二級管(VD)正極相連，快恢復二級管(VD)的負極接濾波電容(C)一端作為直流電輸出正極，場效應開關管VT的柵極與不定頻峰值電流型控制晶片(IC)連接，其特徵在於，還包括一緩衝電感(L1)、二極體(VD1)和無感電容二(C2)，所述的緩衝電感(L1)連接於場效應開關管(VT)漏極和快恢復二級管VD的正極之間；所述的二極體(VD1)的正負極分別連接於場效應開關管(VT)漏極與無感電容二(C2)一端之間，所述場效應開關管(VT)的源極、無感電容二(C2)的另一端、濾波電容(C)的另一端一同接地，作為電源輸出負極。
2.如權利要求1所述的有源功率因數修正單元電路，其特徵在於，還包括二極體二 (VD2)、二極體三(VD3) ；二極體二(VD2)的正極與無感電容二(C2)的非接地端相連，負極 與二極體三(VD3)的正極相連；二極體三(VD3)的負極與濾波電容(C)的非接地端連接；二 極管二(VD2)、二極體三(VD3)構成了無感電容二(C2)與濾波電容(C)之間的通路；當場 效應開關管(VT)關斷後，無感電容二(C2)充滿電荷，當下一工作周期即場效應開關管(VT) 下一次關斷前，無感電容二(C2)通過二極體二(VD2)、二極體三(VD3)放電，並將無感電容 二(C2)電能轉換至電源輸出正極。
3.如權利要求2所述的有源功率因數修正單元電路，其特徵在於，還包括無感電容一 (Cl)，其一端與二極體(VD2)負極相連，另一端與快恢復二級管(VD)正極相連。
4.如權利要求3所述的有源功率因數修正單元電路，其特徵在於，所述不定頻峰值電 流型控制晶片(IC)是型號為L6562的系列型晶片。
專利摘要本實用新型公開的有源功率因數修正單元電路，在現有的有源功率因數修正單元電路中增加緩衝電感、二極體和無感電容，所述的緩衝電感連接於場效應開關管漏極和快恢復二級管的正極之間；快恢復二極體負極作為直流正輸出。所述的二極體的正負極分別連接於場效應開關管漏極與無感電容二的一端之間，所述場效應開關管的源極、無感電容二的另一端、濾波電容的另一端一同接地，作為電源輸出負極。本實用新型可減小場效應開關管的開關損耗，同時降低場效應開關管開關過程中產生dv/dt(電壓上升率)，di/dt(電流上升率)的強度，使電磁輻射源減小，滿足了對於電子鎮流器30MHz-300MHz輻射的標準。
文檔編號H05B41/14GK201754644SQ20102020686
公開日2011年3月2日 申請日期2010年5月28日 優先權日2010年5月28日
發明者楊建華 申請人:楊建華