組合式填谷法無源pfc電路的製作方法

2023-06-03 03:20:11

專利名稱：組合式填谷法無源pfc電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種平板電視開關電源的整流濾波電路，具體為一種組合式填谷法無源PFC電路。
背景技術：
隨著平板電視的日益普及和推廣，與之配套的開關電源要求體積更小、重量更輕、成本更低。同時，由於待機功耗的要求，通常還需要獨立的輔助待機(STB)電源。為節省成本，一般會將主板供電的5V與STB做在一起，這組電源的功率一般在20W-30W之間(帶DVD的機型會略大一些)。這組電源通常需要單獨的整流和濾波電路，這是因為如果把該電源與主電源的濾波電容接在一起的話，由於主電源的濾波電容容量較大，而5VSTB的功耗又很低(＜1W)，在AC電源關電後，STB指示燈會很長時間不滅。一般選取輔助電源的電解電容在33uF-47uF之間(圖1中的C3)。
為滿足CCC對諧波電流的要求，目前大多數平板電視電源均採用有源的PFC電路，功率因數均在0.9以上，如圖1中的虛線部分。但現在由於C3的插入，當輸入電壓在高端時(輸入電壓高端指輸入電壓在185～264V之間，常見於中國、澳大利亞等國家電網中)，會使整機電路的PF值下降，諧波電流增加，無法滿足CCC對電源的8％諧波要求。
無源PFC電路常見於PC電源中，當電感器選擇恰如其分時，具有電路簡單、成本低的優點，但缺點也不容忽視體積笨重，對整機振動可靠性影響頗大。電路結構如圖2所示，在輸入交流電壓Vcc的每半個周期中，電壓上升到濾波電容上的直流電壓Vdc時，整流二極體導通，電流將通過整流二極體，電感L對電容C充電，同時為負載供電。在輸入正弦電壓Vac高於Vdc電壓的時間內，電感儲存能量。當輸入正弦電壓低至Vdc電壓時，電感為了維持電流不變，電壓極性開始反向，電感由存儲能量轉向釋放能量，此時交流輸入電壓Vac和電感電壓串聯，通過整流二極體繼續為負載供電，直到能量放完，電感電壓為零，半周期工作結束。由此可知，由於電感的限流作用和半周工作期內能量的存儲和釋放作用，與一般電容濾波電路相比，LC整流濾波電路降低了輸入電流幅值，增加了半周期中整流二極體的導通時間，不論是功率因數還是輸入電流總諧波失真(THD)均得到了改善。
填谷式PFC校正電路又稱逐流式整流濾波PFC校正電路，常用於電子鎮流器電路中。工作原理可以概括為輸入正弦電壓峰值部分對串聯電容C1和C2充電，輸入正弦電壓低於其峰值電壓時，C1和C2通過D1和D3並聯放電。逐流電路由於受到原理和電路結構的限制，輸出直流電壓的紋波成分較大，支流峰點和谷點的電壓比值接近於2∶1。其結構如圖3所示。
在輸入為90VAC時，Vomin=Vin*22=902263.63(V)]]>Vomax＝Vin*＝90×≈127.26(V)
在輸入為264VAC時，Vomin=Vin*22=26422186.64(V)]]>Vomax＝Vin*＝264×≈373.92(V)所以在全電壓段注1輸入時，Vo＝63.63～373.92(V)，無法滿足輸入電壓的如此大的變化。後級待機電路一般採用目前已經成熟小功率PWM電路。它對輸入電壓的波動範圍在Vo＝100～373.92(V)。
填谷式PFC校正電路的優點是電路簡單、性能可靠；缺點在於輸出電壓波動範圍太大，後級的PWM電路無法配合工作。

發明內容
本實用新型的目的是在現有填谷式PFC校正電路的基礎上，改善電路在輸入低端的最低電壓，以符合後級PWM電路對輸入電壓波動範圍要求的組合式填谷法無源PFC電路。
本實用新型的技術方案如下組合式填谷法無源PFC電路包括由場效應管Q2的體內二極體與二極體D1、D2、電容C4、C5組成一個的標準填谷式電路，三極體Q1與場效應管Q2組成切換電路，在三極體Q1與橋式整流器BD1之間設有分壓電阻R1、R2、R3、R4、R5和穩壓二極體ZD1。
如上所述的組合式填谷法無源PFC電路，其中，在三極體Q1與場效應管Q2之間並聯有穩壓二極體ZD2、電容C6和電阻R6，防止Q2 G-S極間電壓擊穿。
採用組合式填谷法無源PFC電路，在輸入電壓低端，PF值和諧波均可以達標，不需要PFC校正電路，所以自動關閉填谷式PFC校正電路；在輸入電壓高端，自動開啟標準填谷式PFC校正電路，校正了PFC值的同時也抑制了諧波電流。本方案擁有無源電感器PFC校正的低成本優點，又擁有有源PFC電路高可靠性的優點，是LCD-TV電源模塊中待機電源的首選方案，具有非常高的經濟效益與可靠性價值。


圖1為平板電視電源電路結構示意圖。
圖2為無源PFC電路結構示意圖。
圖3為填谷式PFC校正電路結構示意圖。
圖4為組合式填谷法無源PFC電路結構示意圖。
具體實施方式
如圖4所示，組合式填谷法無源PFC電路包括由場效應管Q2的體內二極體與二極體D1、D2、電容C4、C5組成一個的標準填谷式電路，三極體Q1與場效應管Q2組成切換電路，在三極體Q1與橋式整流器BD1之間設有分壓電阻R1、R2、R3、R4、R5和穩壓二極體ZD1，在三極體Q1與場效應管Q2之間並聯有穩壓二極體ZD2、電容C6和電阻R6，防止Q2G-S極間電壓擊穿。
該組合式填谷法無源PFC電路工作原理如下標準情形當輸入電壓高於170V時，R1、R3、R5組合分壓，使ZD1、Q1導通，使Q2截止，體內二極體與D1、D2、C4、C5組成填谷式電路進行PF值校正電路。
組合情形當輸入電壓低於160V時，R1、R3、R5組合分壓，使ZD1截止，Q1截止，使Q2導通，C4直接接地，形成普通的橋式整流電容濾波電路，Vo＝Vin*1.2～1.4＝90×1.2≈108(V)，完全滿足現有待機PWM電路的設計要求Vo＝100～373.92(V)。
雖然在輸入電壓低端，沒有採用標準填谷式電路進行PF值校正，但因為電路的特性，在低端仍然達到了0.7以上。
採用組合式填谷法PFC校正電路的要點在於自動在橋式整流電容濾波與標準填谷法無源PFC電路之間進行切換，利用橋式整流電容濾波Vo＝Vin*1.2～1.4＝90×1.2≈108V，滿足待機PWM電路在輸入電壓低端的要求。利用填谷法無源PFC電路在輸入電壓高端滿足PF值和諧波電流要求。
權利要求1.一種組合式填谷法無源PFC電路，包括由場效應管Q2的體內二極體與二極體D1、D2、電容C4、C5組成一個的標準填谷式電路，三極體Q1與場效應管Q2組成切換電路，在三極體Q1與橋式整流器BD1之間設有分壓電阻R1、R2、R3、R4、R5和穩壓二極體ZD1。
2.如權利要求1所述的組合式填谷法無源PFC電路，其特徵在於在三極體Q1與場效應管Q2之間並聯有穩壓二極體ZD2、電容C6和電阻R6。
專利摘要本實用新型涉及一種平板電視開關電源的整流濾波電路，具體為一種組合式填谷法無源PFC電路。該電路包括由場效應管Q2的體內二極體與二極體D1、D2、電容C4、C5組成一個的標準填谷式電路，三極體Q1與場效應管Q2組成切換電路，在三極體Q1與橋式整流器BD1之間設有分壓電阻R1、R2、R3、R4、R5和穩壓二極體ZD1。本電路方案擁有無源電感器PFC校正的低成本優點，又擁有有源PFC電路高可靠性的優點，是LCD－TV電源模塊中待機電源的首選方案，具有非常高的經濟效益與可靠性價值。
文檔編號H02M3/04GK2904458SQ200620115518
公開日2007年5月23日 申請日期2006年5月19日 優先權日2006年5月19日
發明者張興寧, 戚文俊, 李豐平 申請人:深圳晶辰電子科技股份有限公司