一種功率因數預校正電源的製作方法

2023-05-16 19:37:26 2

專利名稱：一種功率因數預校正電源的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種buck-boost型功率因數預校正電源。
背景技術：
MC33262/34262型晶片是美國MOTOROLA公司生產的一種高性能、臨界導通、電流型功率因數控制器。常應用於升壓型BOOST功率因數校正電路的控制中，主要用於電子鎮流器的預校正極和離線式有源前置變換器中。前置變換器使交流市電電流呈正弦波，並且與市電電壓同相位，功率因數可接近1。目前最常用的前置變換器的電路形式為BOOST型電路。BOOST型電路的缺點是當輸入的交流電壓幅值與輸出的直流電壓相差不多時，功率因數比較低。比如對於400V進線的電子鎮流器，為了獲得400V的母線直流電壓，採用boost電路就不能獲得較高的功率因數了，需要選擇buck-boost電路。但buck-boost電路的特點是輸入極性和輸出極性相反，即不共地，這給其控制電路的實現造成了很大的困難。

發明內容
本發明的目的是提供一種功率因數預校正電源，以解決傳統buck-boost電路輸入極性和輸出極性相反給其控制電路的實現所造成的困難。本發明由控制晶片1、功率開關管Q、電流採樣電阻R1、電感L、濾波電容C1、穩壓電容C2、三號電容C3、三號電阻R3、四號電阻R4、二極體D、電源VCC、555震蕩電路2、正弦電壓參考信號發生器3和橋式整流電路4組成，控制晶片1的型號為MC33262或34262，橋式整流電路4的正極輸出端連接功率開關管Q的漏極，功率開關管Q的控制極連接控制晶片1的腳7，功率開關管Q的源極連接電流採樣電阻R1的一端和控制晶片1的腳4，電流採樣電阻R1的另一端連接電感L的一端、濾波電容C1的一端、三號電阻R3的一端和穩壓電容C2的一端並接地，三號電阻R3的另一端連接四號電阻R4的一端和控制晶片1的腳1，濾波電容C1的另一端、四號電阻R4的另一端和穩壓電容C2的另一端連接二極體D的陰極，二極體D的陽極連接電感L的另一端、橋式整流電路4的負極輸出端，控制晶片1的腳2通過三號電容C3連接控制晶片1的腳6，控制晶片1的腳6接地，控制晶片1的腳3連接正弦電壓參考信號發生器3的輸出端，控制晶片1的腳5連接555震蕩電路2的輸出端，控制晶片1的腳8接電源VCC的輸出端。
如圖1所示，由555震蕩電路2發出的脈衝信號送給控制晶片1的過零電流檢測信號輸入端腳5，作為功率開關管Q導通的零電流參考信號。555震蕩電路2發出定頻的方波信號，脈衝的下降沿，使控制晶片1的腳7發出高電平，功率開關管Q導通，電流路徑為橋式整流電路4的正極輸出端-功率開關管Q-電感L-橋式整流電路4的負極輸出端。電流採樣電阻R1串聯在功率開關管Q的源極，用於檢測開功率開關管Q的電流，在t1時刻，當電流上升到R1所限制的電感電流峰值ILPK＝1.5V/R，控制晶片1內部電流環的誤差放大器輸出反轉，控制晶片1通過內部的乘法器和時序邏輯電路使其腳7發出的驅動信號變為低電平，功率開關管Q關斷，從而實現對輸入電流的閉環控制。如圖1所示，通過R3、R4採樣的輸出電壓送給控制晶片1內部的誤差放大器的輸入腳，構成對輸出電壓的閉環控制。本發明利用MC33262/34262晶片巧妙的解決了buck-boost電路的電壓閉環控制問題，使本發明輸出的直流電壓在340V～450V輸入電壓和很寬的負載範圍(200W-700W)時非常穩定，輸出母線電壓紋波小於10V。本發明利用MC33262/34262的結構和工作原理，加以改造後應用在buck-boost型的功率因數校正電路，進線交流電壓為400V，直流母線輸出為400V，最大功率為700W，獲得的功率因數大於0.96，應用於電子鎮流器的前極功率因數校正，獲得了良好的效果。


圖1是本發明的結構示意圖，圖2至圖4是buck-boost電路的工作原理示意圖，圖5是buck-boost電路中流經功率開關S上的電流、功率開關S兩端電壓和電感L上的電流之間波形的時序關係圖，圖6是555震蕩電路輸出的脈衝信號與控制晶片輸出的電壓和電感L的電流之間波形的時序關係圖，圖7是實驗所得的本發明的功率因數與輸入功率之間變化關係示意圖，圖8是實驗所得的本發明的功率因數與輸入電壓之間變化關係示意圖。
具體實施例方式
具體實施方式
一下面結合圖1具體說明本實施方式。本實施方式由控制晶片1、功率開關管Q、電流採樣電阻R1、電感L、濾波電容C1、穩壓電容C2、三號電容C3、三號電阻R3、四號電阻R4、二極體D、電源VCC、555震蕩電路2、正弦電壓參考信號發生器3和橋式整流電路4組成，控制晶片1的型號為MC33262或34262，橋式整流電路4的正極輸出端連接功率開關管Q的漏極，功率開關管Q的控制極連接控制晶片1的腳7，功率開關管Q的源極連接電流採樣電阻R1的一端和控制晶片1的腳4，電流採樣電阻R1的另一端連接電感L的一端、濾波電容C1的一端、三號電阻R3的一端和穩壓電容C2的一端並接地，三號電阻R3的另一端連接四號電阻R4的一端和控制晶片1的腳1，濾波電容C1的另一端、四號電阻R4的另一端和穩壓電容C2的另一端連接二極體D的陰極，二極體D的陽極連接電感L的另一端、橋式整流電路4的負極輸出端，控制晶片1的腳2通過三號電容C3連接控制晶片1的腳6，控制晶片1的腳6接地，控制晶片1的腳3連接正弦電壓參考信號發生器3的輸出端，控制晶片1的腳5連接555震蕩電路2的輸出端，控制晶片1的腳8接電源VCC的輸出端。考慮管子承受的反向電壓有1100V，功率開關管選IGBT20N120CND，工作頻率為25K。
下面結合圖2至圖5具體說明buck-boost電路，在圖中，S代表功率開關管，U1代表經橋式整流電路4整流後的電壓。buck-boost電路的特點輸入極性和輸出極性(即R兩端的輸出電壓)相反，即不共地，這給其控制電路的實現造成了很大難度。本專利利用MC33262/34262晶片巧妙的解決了buck-boost電路的電壓閉環控制問題。如圖1所示，通過分壓電阻R3，R4採樣的輸出電壓送給控制晶片的腳1，構成對輸出電壓的閉環控制，其效果從圖7和圖8可見，功率因數達到很高的數值。
具體實施方式
二下面結合圖1具體說明本實施方式。本實施方式與實施方式一的不同點是正弦電壓參考信號發生器3由變壓器B、一號整流橋7、四號電容C4、五號電容C5、五號電阻R5和六號電阻R6組成，變壓器B副邊線圈S2的兩端分別連接在一號整流橋7的兩個輸入端上，一號整流橋7的正極輸出端連接四號電容C4的一端和五號電阻R5的一端，五號電阻R5的另一端連接控制晶片1的腳3、五號電容C5的一端和六號電阻R6的一端，一號整流橋7的負極輸出端連接四號電容C4的另一端、五號電容C5的另一端和六號電阻R6的另一端並接地。本實施方式輸入到控制晶片1的信號為直流脈動信號。本實施方式變壓器原邊線圈S1的兩端分別連接在交流電源AC的兩個輸出端上，採用隔離變壓器B將輸入電源隔離並獲得正弦電壓參考信號。這樣控制晶片1的地可以與buck-boost電路的輸出地同地，與輸入電源的地隔離。其它的組成和連接方式與實施方式一相同。
具體實施方式
三下面結合圖1具體說明本實施方式。本實施方式與實施方式二的不同點是所述電源VCC由線圈S3和二號整流橋9組成，線圈S3設置在變壓器B的副邊上，線圈S3的兩端分別連接在二號整流橋9的兩個輸入端上，二號整流橋9的正極輸出端連接控制晶片1的腳8，二號整流橋9的負極輸出端接地。如此設置，通過變壓器B完成了控制晶片1的供電電源與輸入電壓的隔離。其它的組成和連接方式與實施方式二相同。
權利要求
1.一種功率因數預校正電源，其特徵在於它由控制晶片(1)、功率開關管(Q)、電流採樣電阻(R1)、電感(L)、濾波電容(C1)、穩壓電容(C2)、三號電容(C3)、三號電阻(R3)、四號電阻(R4)、二極體(D)、電源(VCC)、555震蕩電路(2)、正弦電壓參考信號發生器(3)和橋式整流電路(4)組成，控制晶片(1)的型號為MC33262或34262，橋式整流電路(4)的正極輸出端連接功率開關管(Q)的漏極，功率開關管(Q)的控制極連接控制晶片(1)的腳7，功率開關管(Q)的源極連接電流採樣電阻(R1)的一端和控制晶片(1)的腳4，電流採樣電阻(R1)的另一端連接電感(L)的一端、濾波電容(C1)的一端、三號電阻(R3)的一端和穩壓電容(C2)的一端並接地，三號電阻(R3)的另一端連接四號電阻(R4)的一端和控制晶片(1)的腳1，濾波電容(C1)的另一端、四號電阻(R4)的另一端和穩壓電容(C2)的另一端連接二極體(D)的陰極，二極體(D)的陽極連接電感(L)的另一端、橋式整流電路(4)的負極輸出端，控制晶片(1)的腳2通過三號電容(C3)連接控制晶片(1)的腳6，控制晶片(1)的腳6接地，控制晶片(1)的腳3連接正弦電壓參考信號發生器(3)的輸出端，控制晶片(1)的腳5連接555震蕩電路(2)的輸出端，控制晶片(1)的腳8接電源(VCC)的輸出端。
2.根據權利要求1所述的一種功率因數預校正電源，其特徵在於正弦電壓參考信號發生器(3)由變壓器(B)、一號整流橋(7)、四號電容(C4)、五號電容(C5)、五號電阻(R5)和六號電阻(R6)組成，變壓器(B)副邊線圈(S2)的兩端分別連接在一號整流橋(7)的兩個輸入端上，一號整流橋(7)的正極輸出端連接四號電容(C4)的一端和五號電阻(R5)的一端，五號電阻(R5)的另一端連接控制晶片(1)的腳3、五號電容(C5)的一端和六號電阻(R6)的一端，一號整流橋(7)的負極輸出端連接四號電容(C4)的另一端、五號電容(C5)的另一端和六號電阻(R6)的另一端並接地。
3.根據權利要求2所述的一種功率因數預校正電源，其特徵在於所述電源(VCC)由線圈(S3)和二號整流橋(9)組成，線圈(S3)設置在變壓器(B)的副邊上，線圈(S3)的兩端分別連接在二號整流橋(9)的兩個輸入端上，二號整流橋(9)的正極輸出端連接控制晶片(1)的腳8，二號整流橋(9)的負極輸出端接地。
全文摘要
一種功率因數預校正電源，它涉及一種buck－boost型功率因數預校正電源。它解決了buck－boost電路輸入極性和輸出極性相反給其控制電路的實現所造成的困難。它的控制晶片的型號為MC33262或34262，橋式整流電路的正極輸出端連接功率開關管的漏極，功率開關管的控制極連接控制晶片的腳7，功率開關管的源極連接電流採樣電阻的一端和控制晶片的腳4，電流採樣電阻的另一端連接電感的一端、三號電阻的一端，三號電阻的另一端連接四號電阻的一端和控制晶片的腳1，四號電阻通過二極體連接電感的另一端、橋式整流電路的負極輸出端，控制晶片的腳3連接正弦電壓參考信號發生器的輸出端，控制晶片的腳5連接555震蕩電路的輸出端。
文檔編號H02M1/00GK1988340SQ20061015110
公開日2007年6月27日 申請日期2006年12月6日 優先權日2006年12月6日
發明者徐殿國, 王茂均, 劉漢奎, 張相軍 申請人:哈爾濱工業大學