降壓型功率因數校正電路的製作方法
2023-12-04 10:42:21
降壓型功率因數校正電路的製作方法
【專利摘要】本發明涉及功率因數校正電路，旨在提供一種降壓型功率因數校正電路。本發明包括Buck功率因數校正電路，其直流輸出端為第一輸出電容Co1；在Buck功率因數校正電路的電感上增加一個耦合的輔助繞組Lw2，並以一個二極體D2與輔助繞組Lw2串聯用於整流，其直流輸出端為第二輸出電容Co2；第二輸出電容Co2與第一輸出電容Co1串聯，負載Load則與該輸出電容串聯組合的兩端相接。本發明提出了一種新型的降壓型功率因數校正電路；不僅輸出電壓應力低於輸入電壓的峰值，而且相比傳統Buck型功率因數校正電路輸入端電流諧波含量低，輸出電壓的選取更靈活，適合輸出電壓可變的應用場合，提高功率因數。
【專利說明】
降壓型功率因數校正電路
【技術領域】
[0001]本發明涉及功率因數校正電路，特別是應用於高效率、低輸入電流諧波的功率因數校正場合的降壓型功率因數校正電路。
【背景技術】
[0002]由於目前大多數用電設備中的非線性元件和儲能元件會使輸入交流電流波形發生嚴重畸變，網側輸入功率因數很低，為滿足國際標準IEC61000-3-2的諧波要求，必須在這些用電設備中加入功率因數校正(Power factor correct1n，PFC)電路。在大功率LED照明應用場合下由於LED模塊電壓各不相同，以及燈具應用在不同國家地區，因此具有寬範圍輸入、輸出電壓的PFC電路是很有必要的。
[0003]傳統的有源功率因數校正電路一般採用升壓(Boost)拓撲，因為Boost具有控制容易、驅動簡單以及在整個工頻周期內都可以進行開關工作、輸入電流的功率因數接近於I的優勢，但是在寬範圍輸入段(90Vac-265Vac)Boost電路具有輸出電壓高的缺點。傳統的具有寬輸出電壓範圍的電路拓撲有buck-boost、flyback、SEPIC、Cuk電路，但是存在電壓、電流應力高、輸出電壓反向的問題。普通Buck型功率因數校正拓撲雖然能夠獲得較高輸入功率因數，並且還可以降低輸出側的電壓應力(如圖1)。但是，在Buck功率因數校正電路中，輸出側的電壓決定著輸入電流的死區時間，較高的輸出電壓，會導致輸入電流中的高次諧波含量增加(如圖2)，很難通過Class C的諧波標準。
【發明內容】
[0004]本發明要解決的技術問題是，克服現有技術的不足，提供一種降壓型功率因數校正電路。該電路是一種能夠將輸入側電流的死區與輸出電壓解耦的降壓型功率因數校正拓撲，從而獲得低的諧波電流含量和較靈活的輸出電壓。
[0005]為解決上述問題，本發明的解決方案是:
[0006]提供一種降壓型功率因數校正電路，包括Buck功率因數校正電路，其直流輸出端為第一輸出電容Col ;在Buck功率因數校正電路的電感上增加一個耦合的輔助繞組Lw2，並以一個二極體D2與輔助繞組Lw2串聯用於整流，其直流輸出端為第二輸出電容Co2 ;第二輸出電容Co2與第一輸出電容Co I串聯，負載Load則與該輸出電容串聯組合的兩端相接。
[0007]作為一種改進，本發明所述Buck功率因數校正電路的電感是一個耦合電感，具有相互耦合的輔助繞組Lwl和輔助繞組Lw2 ;所述電路的具體結構是:輸入交流電壓Vac經二極體整流網絡BI接至電容Cin的兩端，電容Cin的正端同時接到二極體Dl的陰極和第一輸出電容Col的正端，電容Cin的負端接到開關S I的2號端；二極體Dl的陽極同時接到輔助繞組Lwl的同名端和開關SI的I號端，輔助繞組Lwl的非同名端同時接到第一輸出電容Col的負端和第二輸出電容Co2的正端；輔助繞組Lw2的同名端接到第二輸出電容Co2的正端，輔助繞組Lw2的非同名端接到二極體D2的陰極，二極體D2的陽極接到第二輸出電容Co2的負端；輸出電容Co並聯在第一輸出電容Col的正端和第二輸出電容Co2的負端，負載Load則與輸出電容Co並聯。
[0008]作為一種改進，本發明所述Buck功率因數校正電路的電感是一個耦合電感，具有相互耦合的輔助繞組Lwl和輔助繞組Lw2 ;所述電路的具體結構是:輸入交流電壓Vac經二極體整流網絡BI接至電容Cin的兩端，電容Cin的負端同時接到二極體Dl的陽極和第一輸出電容Col的負端，電容Cin的正端接到開關S I的I號端；二極體Dl的陰極同時接到輔助繞組Lwl的非同名端和開關SI的2號端，輔助繞組Lwl的同名端同時接到第一輸出電容Col的正端和第二輸出電容Co2的負端；輔助繞組Lw2的非同名端接到第二輸出電容Co2的負端，輔助繞組Lw2的同名端接到二極體D2的陽極，二極體D2的陰極接到第二輸出電容Co2的正端；輸出電容Co並聯在第一輸出電容Col的負端和第二輸出電容Co2的正端，負載Load則與輸出電容Co並聯。
[0009]本發明的實現原理如下:
[0010]通過在Buck電路的電感上增加輔助繞組Lw2，並在繞組Lw2上串聯二極體D2進行整流，得到第二個直流輸出Vo2，並與第一個Buck電路的直流輸出Vol進行串聯，得到總的輸出Vo為Vol與Vo2之和；由於Vo2與Vol的輸出電壓比值可以通過調整Lw2與Lwl的匝比η進行調整，因而可以在保持Vol不變的條件下，獲得很靈活的總輸出電壓Vo ;或者在保持輸出總電壓Vo不變的條件下，可以很容易的改變η的設計值，改變Vol的值；由於輸入電流的死區時間取決於輸入電壓Vin與第一輸出電壓Vol，因此可以根據所需要滿足的功率因數和諧波含量要求設計Vol的電壓值，並通過η來獲得需要的總輸出電壓Vo，據此，本發明電路中的輸入電流的死區角度不隨總輸出Vo變化，實現了輸入電流死區與輸出電壓的解親。
[0011]與現有技術相比，本發明的有益效果是:
[0012]I)提高輸入端的功率因數，降低諧波含量；
[0013]2)開關器件電壓應力低；
[0014]3)無需降低輸出電壓就可以減小了輸入端的電流死區時間；
[0015]4)將輸入如電流的死區時間與輸出電壓解親；
[0016]5)輸出電壓的設計更靈活；
[0017]6)無需改變控制策略，電路簡單，控制方便。
[0018]綜上所述，本發明提出了一種新型的降壓型功率因數校正電路；不僅輸出電壓應力低於輸入電壓的峰值，而且相比傳統Buck型功率因數校正電路輸入端電流諧波含量低，輸出電壓的選取更靈活，適合輸出電壓可變的應用場合，提高功率因數。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1傳統Buck功率因數校正電路；
[0020]圖2傳統Buck功率因數校正電路的輸入電流與輸入電壓和輸出電壓的示意圖；
[0021]圖3本發明提出的新型功率因數校正電路；
[0022]圖4本發明中輸入電流與輸出電壓的關係；
[0023]圖5本發明的另一種實施方式。
【具體實施方式】
[0024]下面通過具體的實例並結合附圖對本發明做進一步的描述。
[0025]參照圖3，輸入交流電壓Vac接到二極體整流網絡BI的輸入端，BI的輸出正端接到電容Cin的正端，BI的輸出負端接到電容Cin的負端；Cin的正端同時接到二極體Dl的陰極，Dl的陽極接到開關SI的I號端，SI的2號端接到電容Cin的負端；二極體Dl的陽極同時還接到耦合電感的繞組Lwl的同名端，Lwl的另一端接到輸出電容Col的負端，同時接到Co2的正端；Lw2的同名端接到Co2的正端，另一端接到二極體D2的陰極，D2的陽極接到Co2的負端；輸出電容Co並聯在Col的正端和Co2的負端。負載Load與Co並聯。
[0026]參照圖5，輸入交流電壓Vac接到二極體整流網絡BI的輸入端，BI的輸出正端接到電容Cin的正端，BI的輸出負端接到電容Cin的負端；Cin的正端接到開關的I號端，SI的2號端接到二極體Dl的陰極，Dl的陽極接到輸入電容Cin的負端；D1的陰極同時接到耦合電感的繞組Lwl的一端，另一端(同名端)接到輸出電容Col的正端，Col的負端接到二極體Dl的陽極；Col的正端接到Col的負端，Co2的正端接到二極體D2的陰極，D2的陽極接到繞組Lw2的同名端，Lw2的另一端接到Co2的負端。輸出電容Co並聯在Col的負端和Co2的正端，負載Load並聯在Co。
[0027]應該理解到的是:以上列舉的僅是本發明的具體實施例。顯然，本發明不限於以上實施例，還可以有許多變形。本領域的普通技術人員能從本發明公開的內容直接導出或聯想到的所有變形，均應認為是發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種降壓型功率因數校正電路，包括Buck功率因數校正電路，其直流輸出端為第一輸出電容Col ;其特徵在於，在Buck功率因數校正電路的電感上增加一個耦合的輔助繞組Lw2,並以一個二極體D2與輔助繞組Lw2串聯用於整流，其直流輸出端為第二輸出電容Co2 ；第二輸出電容Co2與第一輸出電容Col串聯，負載Load則與該輸出電容串聯組合的兩端相接。
2.根據權利要求1所述的降壓型功率因數校正電路，其特徵在於，所述Buck功率因數校正電路的電感是一個耦合電感，具有相互耦合的輔助繞組Lwl和輔助繞組Lw2 ;所述電路的具體結構是:輸入交流電壓Vac經二極體整流網絡BI接至電容Cin的兩端，電容Cin的正端同時接到二極體Dl的陰極和第一輸出電容Col的正端，電容Cin的負端接到開關SI的2號端；二極體Dl的陽極同時接到輔助繞組Lwl的同名端和開關SI的I號端，輔助繞組Lwl的非同名端同時接到第一輸出電容Col的負端和第二輸出電容Co2的正端；輔助繞組Lw2的同名端接到第二輸出電容Co2的正端，輔助繞組Lw2的非同名端接到二極體D2的陰極，二極體D2的陽極接到第二輸出電容Co2的負端；輸出電容Co並聯在第一輸出電容Col的正端和第二輸出電容Co2的負端，負載Load則與輸出電容Co並聯。
3.根據權利要求1所述的降壓型功率因數校正電路，其特徵在於，所述Buck功率因數校正電路的電感是一個耦合電感，具有相互耦合的輔助繞組Lwl和輔助繞組Lw2 ;所述電路的具體結構是:輸入交流電壓Vac經二極體整流網絡BI接至電容Cin的兩端，電容Cin的負端同時接到二極體Dl的陽極和第一輸出電容Col的負端，電容Cin的正端接到開關SI的I號端；二極體Dl的陰極同時接到輔助繞組Lwl的非同名端和開關SI的2號端，輔助繞組Lwl的同名端同時接到第一輸出電容Col的正端和第二輸出電容Co2的負端；輔助繞組Lw2的非同名端接到第二輸出電容Co2的負端，輔助繞組Lw2的同名端接到二極體D2的陽極，二極體D2的陰極接到第二輸出電容Co2的正端；輸出電容Co並聯在第一輸出電容Col的負端和第二輸出電容Co2的正端，負載Load則與輸出電容Co並聯。
【文檔編號】H02J3/01GK104466978SQ201410652669
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月17日 優先權日:2014年11月17日
【發明者】吳新科 申請人:浙江大學