一種零延時臨界導通模式的功率因素校正模塊的製作方法

2023-06-01 16:12:56 1

專利名稱：一種零延時臨界導通模式的功率因素校正模塊的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種零延時臨界導通模式的功率因素校正模塊，其屬於開關電源的功率因素校正裝置類。
背景技術：
開關電源其前端通常採用全波橋式整流和大容量濾波電容，將交流電轉換為直流電，供給後級的DC-DC變換器或DC-AC逆變器供電，由於大容量濾波電容上的紋波很小，導致整流二極體只在交流電峰值區域才由於正偏置而導通，為此，AC輸入電流呈尖峰脈衝狀， 這種嚴重失真的AC輸入電流波形，包含的諧波成份很多，有文獻報導，其中的三次諧波成份就高達60%，總諧波成份(THD)大於等於120%。這樣，即使電流基波與AC電壓之間的相位相同，其功率因素(PF)也只能達到64%左右。AC輸入電流諧波造成的功率因素下降不符合能效標準，為現行的能源法規所不允許，同時還會影響同一供電網絡中的其它設備，對電網造成汙染。為此，現行的行業標準要求對變形的AC輸入電流波形進行整形，使之成為與市電波形相同的正弦波形並與AC輸入電壓相位相同。為了適應這一要求，現有的開關電源都設置了所謂的功率因素校正(PFC)模塊，其中適用最為普遍的是有源臨界導通模式功率因素校正模塊，亦稱之為PFC模塊，如附圖1所示，在現有技術中，所述的有源臨界導通模式功率因素校正模塊位於橋式整流器(1)之後， 包括輸入濾波電容(Cl)、輸出濾波電容(C2)、升壓電感(Li)、輔助線圈(L2)、升壓二極體 (D1)、PFC控制單元(3)、前端電壓取樣單元(2)、後端電壓取樣單元(5)、開關單元(6)、開關單元電流取樣單元(4)、PFC控制單元電源模塊(8)、零點取樣單元(7)，所述輸入濾波電容 (Cl)和前端電壓取樣單元(2)並接在橋式整流器(1)的直流輸出端，其中前端電壓取樣單元(2)的輸出接至PFC控制單元(3)，所述後端電壓取樣單元(5)並接在升壓二極體(Dl)的輸出側，且其輸出亦接至PFC控制單元(3)，升壓電感(Li)的輸入端接至橋式整流器(1)的直流輸出端的正極，輸出端連接升壓二極體(Dl)的正極，所述輸出濾波電容(C2)並接在升壓二極體(Dl)的輸出側，所述輔助線圈(L2)與升壓電感(Li)耦合，所述輔助線圈(L2) 的一側接地，另一側連接零點取樣單元(7)的輸入端，所述零點取樣單元(7)的輸出連接到 PFC控制單元(3)，所述輔助線圈(L2)的中間輸出端接至PFC控制單元電源模塊(8)，所述 PFC控制單元電源模塊(8)接至PFC控制單元(3)，向PFC控制單元(3)提供工作電壓，所述開關單元(6)的一端連接至升壓電感(Li)的輸出端，另一端連接開關單元電流取樣單元，所述開關單元電流取樣單元(4)的另一端接地，輸出端接至PFC控制單元(3)。現有技術的這種有源臨界導通模式功率因素校正(PFC)模塊，所述的開關單元電流取樣單元(4) 一般包括低通濾波器，其上的電壓信號輸入到PFC控制單元(3)中，當PFC控制單元(3)控制開關單元(6)導通時，升壓二極體(Dl)截止，通過升壓電感(Li)的電流全部流過開關單元(6)，並從零開始線性增加，一旦開關單元電流取樣單元(4)上的電壓信號，超過了 PFC控制單元(3)所限定的值，PFC控制單元(3)控制開關單元(6)阻斷，升壓二極體(Dl)導通， 升壓電感(Li)中的電流從峰值線性降低，一旦升壓電感(Li)中的電流為零，零點取樣單元(7)將通過輔助線圈(L2)感知這一狀態，並輸出一相應的信號到PFC控制單元(3)，PFC控制單元(3)則在這時驅動開關單元(6)導通。為此，升壓電感(Li)中的峰值電感電流，時刻追蹤AC輸入電壓的瞬時變化軌跡，而升壓電感(Li)中的高頻三角波電感電流又被輸入濾波電容(Cl)所濾掉，這樣就得到了呈正弦波形的平均電流，而且相位與AC輸入電壓相差無幾，這樣就使得整個系統呈純阻性，功率因素接近1。現有技術中的這種臨界導通模式的功率因素校正模塊存在的問題在於，PFC控制單元(3)的工作電壓是通過PFC控制單元電源模塊(8)從與升壓電感(Li)耦合的輔助線圈 (L2)中取得的，在啟動的瞬間，需要一定的時間充電才能使與升壓電感(Li)耦合的輔助線圈(L2)的輸出的電壓達到PFC控制單元(3)能工作的正常電壓，另一方面，零點取樣單元 (7)的輸入也是來源於與升壓電感(Li)耦合的輔助線圈(L2)，同理在啟動時，零點的採集會存在延時，以上所述的結果是在啟動的時段，整個開關電源的功率因素達不到穩定工作狀態下的值。如果開關電源的工作狀態是長時間穩定工作的模式，前述存在的問題不成為問題，但在開關電源是應用於需要高頻率反覆啟動的情況下，則前述的問題所帶來的開關電源在啟動時段功率因素降低的問題，則是必須要加以解決的問題，為此，現有技術有進一步改進的必要。
發明內容本實用新型的目的在於提供一種零延時臨界導通模式的功率因素校正模塊，以解決現有技術存在的問題。本實用新型的一種零延時臨界導通模式的功率因素校正模塊，包括輸入濾波電容 (Cl)、輸出濾波電容(C2)、升壓電感(Li)、升壓二極體(Dl)、PFC控制單元(3)、前端電壓取樣單元(2)、後端電壓取樣單元(5)、開關單元(6)、開關單元電流取樣單元(4)、PFC控制單元電源模塊(8)、零點取樣單元(7)，所述輸入濾波電容(Cl)和前端電壓取樣單元(2)並接在橋式整流器(1)的直流輸出端，其中前端電壓取樣單元(2)的輸出接至PFC控制單元(3)， 所述後端電壓取樣單元(5)並接在升壓二極體(Dl)的輸出側，且其輸出亦接至PFC控制單元(3)，升壓電感(Li)的輸入端接至橋式整流器(1)的直流輸出端的正極，輸出端連接升壓二極體(Dl)的正極，所述輸出濾波電容(C2)並接在升壓二極體(Dl)的輸出側，所述零點取樣單元(7)的輸出連接到PFC控制單元(3)，所述PFC控制單元電源模塊(8)的輸出接至 PFC控制單元(3)，所述開關單元(6)的一端連接至升壓電感(Li)的輸出端，另一端連接開關單元電流取樣單元(4)，所述開關單元電流取樣單元(4)的另一端接地，輸出端接至PFC 控制單元(3)，其特徵在於所述零點取樣單元(7)的輸入端通過一低頻濾波電容(C3)接至升壓電感(Li)的輸出端，所述PFC控制單元電源模塊(8)的輸入端接至升壓二極體(Dl)的輸出側，且設置了一旁路二極體(D2)跨接在升壓電感(Li)的輸入端和升壓二極體(Dl)的輸出側。本實用新型的這種零延時臨界導通模式的功率因素校正(PFC)模塊，通過將所述零點取樣單元(7)的輸入端通過一低頻濾波電容(C3)接至升壓電感(Li)的輸出端，以及將所述PFC控制單元電源模塊(8)的輸入端接至升壓二極體(Dl)的輸出側，並在設置了一旁路二極體(D2)跨接在升壓電感(Li)的輸入端和升壓二極體(Dl)的輸出側這樣的技術措施，徹底解決了現有技術存在的開關電源在啟動時，PFC控制單元(3)達到能正常工作狀態有延時，以及零點取樣單元(7)零點取樣有延時的問題，從而解決了開關電源在啟動時段功率因素不高的問題。

圖1是現有的一種臨界導通模式的功率因素校正模塊結構示意圖。圖2是本實用新型較佳實施例提供的一種零延時臨界導通模式的功率因素校正模塊結構示意圖。各圖中，1為橋式整流器、2為前端電壓取樣單元、3為PFC控制單元、4為開關單元電流取樣單元、5為後端電壓取樣單元、6為開關單元、7為零點取樣單元、8為PFC控制單元電源模塊、Cl為輸入濾波電容、C2為輸出濾波電容、C3為低頻濾波電容、Ll為升壓電感、L2 為輔助線圈、Dl為升壓二極體、D2為旁路二極體。
具體實施方式
以下將結合本實用新型較佳實施例提供的一種零延時臨界導通模式的功率因素校正模塊及其附圖對本實用新型作進一步說明。本較佳實施例提供的一種零延時臨界導通模式的功率因素校正模塊，如附圖2所示，包括輸入濾波電容Cl、輸出濾波電容C2、升壓電感Li、升壓二極體Dl、PFC控制單元3、 前端電壓取樣單元2、後端電壓取樣單元5、開關單元6、開關單元電流取樣單元4、PFC控制單元電源模塊8、零點取樣單元7，所述輸入濾波電容Cl和前端電壓取樣單元2並接在橋式整流器1的直流輸出端，其中前端電壓取樣單元2的輸出接至PFC控制單元3，所述後端電壓取樣單元5並接在升壓二極體Dl的輸出側，且其輸出接至PFC控制單元3，升壓電感Ll 的輸入端接至橋式整流器1的直流輸出端的正極，輸出端連接升壓二極體Dl的正極，所述輸出濾波電容C2並接在升壓二極體Dl的輸出側，所述零點取樣單元7的輸出連接到PFC 控制單元3，所述PFC控制單元電源模塊8的輸出接至PFC控制單元3，所述開關單元6的一端連接至升壓電感Ll的輸出端，另一端連接開關單元電流取樣單元4，所述開關單元電流取樣單元4的另一端接地，輸出端接至PFC控制單元3，在本較佳實施例中，所述零點取樣單元7的輸入端通過一低頻濾波電容C3接至升壓電感Ll的輸出端，所述PFC控制單元電源模塊8的輸入端接至升壓二極體Dl的輸出側，且設置了一旁路二極體D2跨接在升壓電感Ll的輸入端和升壓二極體Dl的輸出側。
權利要求1. 一種零延時臨界導通模式的功率因素校正模塊，包括輸入濾波電容(Cl)、輸出濾波電容(C2)、升壓電感(Li)、升壓二極體(Dl)、PFC控制單元(3)、前端電壓取樣單元(2)、 後端電壓取樣單元(5)、開關單元(6)、開關單元電流取樣單元(4)、PFC控制單元電源模塊 (8)、零點取樣單元(7)，所述輸入濾波電容(Cl)和前端電壓取樣單元(2)並接在橋式整流器(1)的直流輸出端，其中前端電壓取樣單元(2)的輸出接至PFC控制單元(3)，所述後端電壓取樣單元(5)並接在升壓二極體(Dl)的輸出側，且其輸出接至PFC控制單元(3)，升壓電感(Li)的輸入端接至橋式整流器(1)的直流輸出端的正極，輸出端連接升壓二極體(Dl) 的正極，所述輸出濾波電容(C2)並接在升壓二極體(Dl)的輸出側，所述零點取樣單元(7) 的輸出連接到PFC控制單元(3)，所述PFC控制單元電源模塊(8)的輸出接至PFC控制單元 (3)，所述開關單元(6)的一端連接至升壓電感(Li)的輸出端，另一端連接開關單元電流取樣單元(4)，所述開關單元電流取樣單元(4)的另一端接地，輸出端接至PFC控制單元(3)， 其特徵在於所述零點取樣單元(7)的輸入端通過一低頻濾波電容(C3)接至升壓電感(Li) 的輸出端，所述PFC控制單元電源模塊(8)的輸入端接至升壓二極體(Dl)的輸出側，且設置了一旁路二極體(D2)跨接在升壓電感(Li)的輸入端和升壓二極體(Dl)的輸出側。
專利摘要一種零延時臨界導通模式的功率因素校正模塊，包括輸入濾波電容(C1)、輸出濾波電容(C2)、升壓電感(L1)、升壓二極體(D1)、PFC控制單元(3)、開關單元(6)、開關單元電流取樣單元(4)、PFC控制單元電源模塊(8)、零點取樣單元(7)等，其要點在於所述零點取樣單元(7)的輸入端通過一低頻濾波電容(C3)接至升壓電感(L1)的輸出端，所述PFC控制單元電源模塊(8)的輸入端接至升壓二極體(D1)的輸出側，且設置了一旁路二極體(D2)跨接在升壓電感(L1)的輸入端和升壓二極體(D1)的輸出側，本實用新型解決了現有技術存在的開關電源啟動時段功率因素不高的問題。
文檔編號H02M1/36GK202050359SQ201120110879
公開日2011年11月23日 申請日期2011年4月15日 優先權日2011年4月15日
發明者孟臨望, 林漢通, 梁文軒, 程煥新, 肖歡 申請人:深圳市新能通節能科技有限公司