具有有源功率因數校正功能的電源適配器的製作方法

2023-04-30 02:37:46 1

專利名稱：具有有源功率因數校正功能的電源適配器的製作方法
技術領域：
本實用新型關於一種電源適配器，特別是指一種具有有源功率因數校正 功能的電源適配器。
背景技術：
隨著科學技術的不斷發展，人們的工作和生活離不開電力。為便於用電 人們創造了多種適用於工業生產或民用的電源插座和與適配的插頭，從而提 高生產效率和生活質量。電源適配器作為一種小型可攜式電子設備及電子電 器的供電電源變換設備， 一般由整理模塊、反激變換模塊及輸出模塊組成。然而現有市場上的電源適配器在輸入功率大於75W時，其待機功率往往很 高， 一般大於0.75W，且功率因數和效率也很低，不了利於節約能源。因此 很多電源適配器在使用時往往都需要另外配備有源功率因數校正電路 (APFC)，使其功率因數達到0.9以上，但同時又要使待機功率小於 0.75W，又必須使APFC在待機時不工作，以節省功率，所以又要另外加上 一些電路使APFC在待機時關閉，其安裝調試麻煩，給使用造成很多不便。發明內容本實用新型的目的在於提供一種具有有源功率因數校正功能的電源適 配器，其空載損耗小、功率因數高，適合綠色環保的要求，同時其結構簡 單、成本低，適合推廣應用。為實現在上述目的，本實用新型提供一種具有有源功率因數校正功能的電源適配器，包括整流模塊、有源功率因數校正模塊、反激變換模塊及輸 出模塊，整流模塊與有源功率因數校正模塊電性連接，有源功率因數校正模 塊與反激變換模塊電性連接，反激變換模塊與輸出模塊電性連接。所述的具有有源功率因數校正功能的電源適配器，還包括一電磁幹擾濾波器，該電磁幹擾濾波器與整流模塊的輸入端電性連接，電磁幹擾濾波器輸 入端並聯一安規電容，安規電容的後級依次串聯兩個共模濾波器。
所述的有源功率因數校正模塊包括 一有源功率因數校正變壓器、 一有 源功率因數校正控制晶片、及電性連接有源功率因數校正變壓器和有源功率 因數校正控制晶片的輔助控制電路。
所述的有源功率因數校正控制晶片為L6561/2、 UCC38051或NCP1606心片。
所述的有源功率因數校正模塊還包括一功率因數校正跟隨控制電路，該 功率因數校正跟隨控制電路的輸入端與整流模塊輸出電性連接，輸出端與有 源功率因數校正控制晶片電性連接。
所述的反激變換模塊包括 一開關電源控制晶片、 一開關電源控制電路 及一反激變換變壓器，反激變換變壓器具有一初級繞組， 一輔助繞組，及一 次級組，反激變換變壓器的輔助繞組與有源功率因數校正控制晶片的啟動 電壓控制腳電性連接，輸出模塊與反激變換變壓器的次級繞組電性連接。
所述的開關電源控制晶片為NCP1207晶片。
本實用新型的有益效果是本實用新型具有有源功率因數校正功能的電 源適配器，通過加入電磁幹擾濾波器和有源功率因數校正模塊，使其在效防 止電磁幹擾的同時提高了功率因數，且，反激變換模塊在空載和輕載時工作 在跳周期模式，有源功率因數校正模塊在空載時不工作，因此能大大降低電 源適配器的空載損耗，以節約能源，達到綠色環保的要求。
為了能更進一步了解本實用新型的特徵以及技術內容，請參閱以下有關 本實用新型的詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用 來對本實用新型加以限制。
以下結合附圖，通過對本實用新型的具體實施方式
詳細描述，將使本實 用新型的技術方案及其他有益效果顯而易見。 附圖中，


圖1為本實用新型第一實施例的電路原理圖； 圖2為本實用新型第二實施例的電路原理圖。
具體實施方式
為更進一步闡述本實用新型為實現預定目的所採取的技術手段及功效， 請參閱以下有關本實用新型的詳細說明與附圖，相信本實用新型的目的、特 徵與特點，應當可由此得到深入且具體的了解，然而附圖僅提供參考與說明 用，並非用來對本實用新型加以限制。參閱圖l，本實用新型具有有源功率因數校正功能的電源適配器包括-EMI (電磁幹擾)濾波器IO、整流模塊20、 APFC (有源功率因數校正)模塊 30、反激變換模塊40及輸出模塊50。 EMI濾波模塊10與整流模塊20電性連 接，整流模塊20與APFC模塊30電性連接，APFC模塊30與反激變換模塊40 電性連接，反激變換模塊40與輸出模塊50電性連接。EMI (電磁幹擾)濾波器10為LC濾波器，其輸入端並聯一安規電容 Cl，安規電容C1的後級依次串聯兩個共模濾波器LF1、 LF2。安規電容C1一 端連接共模濾波器LF1的第一腳，另一端連接共模濾波器LF1的第四腳，共 模濾波器LF1的第二腳接共模濾波器LF2的第一腳，共模濾波器LF1的第三 腳接共模濾波器LF2的第四腳，共模濾波器LF1的第二、三腳與輸入整流模 塊連接。該電容Cl容值不宜選擇太大，否則會使功率因數值降低，但又不宜 選擇太小，否則容易使EMI濾波模塊10傳導部分的前端頻段超標準，本實用 新型選用了容量較小的0.1uF X2安規電容。與安規電容Cl串聯的是兩個共模 濾波器LF1、 LF2，為了彌補Cl的容值，將共模濾波器LF2 (兩個繞組分 開)的感值加大至40mH以上。Cl和LF2的漏感(L， 一般為感值的5%)構 成差模濾波器(取截止頻率Fc=l/ (2tiXLC1) =50KH，歐盟EMI標準 EN55022B的起掃頻率為150KH)，以抑制EMI傳到部分的前端頻段的幅值。 共模濾波器LF1 (500uH)主要抑制EMI後端較高頻段的幅值，採用雙絞並 繞(一根為三層絕緣線)，以減小濾波器的分布電容導致的不良影響。整流模塊20採用現有技術模塊，這裡不再贅述。APFC模塊30包括一 APFC (有源功率因數校正)變壓器、一APFC控制 晶片及輔助控制電路。APFC變壓器初級一端與整流模塊20的輸出端電性連 接，APFC變壓器初級另一端連接一快恢復二極體D3，快恢復二極體D3的 另一端連接一熱敏電阻NTC，熱敏電阻NTC的另一端連接一電解電容C7， 電解電容C7另一端接地。熱敏電阻NTC與快恢復二極體D3連接的一端還連接一二極體Dl, 二極體D1的正極連接整流模塊20的輸出，二極體D1的負極 連接熱敏電阻NTC。 二極體Dl在APFC變壓器工作之前給電解電容C7充 電，防止APFC變壓器因C7電壓低，而通過較大的電流，導致磁芯飽和。 APFC控制晶片為L6561/2、 UCC38051或NCP1606晶片，APFC控制晶片第 三腳通過一電阻分壓電路連接到整流模塊20的輸出端，電阻分壓電路為兩個 串聯的電阻R3和R4，通過調整R3和R4的電阻比值使APFC控制晶片第三 腳得輸入電壓為0-3V之間；APFC控制晶片第一腳接一電阻分壓電路的分壓 點，該電阻分壓電路也為兩個串聯的電阻R8和R9， R8的一端與R9的一端電 性連接，R8的另一端與APFC模塊30輸出電性連接，R9的另一端接地，該電 阻分壓電路的分壓點為R8和R9的連接點；APFC控制晶片第一腳與第二腳之 間連接一電容C5，電容C5兩端並聯一電容C4和電阻R6的串聯電路，該電 容C5、電容C4、和電阻R6連接在APFC控制晶片第一腳與第二腳之間組成 一比例積分電路，以抑制高頻幹擾，提高穩定性；APFC控制晶片第五腳連 接一電阻R5，電阻R5的另一端連接APFC變壓器次級的一端，APFC變壓器 次級的另一端接地，APFC控制晶片第七腳連接一電阻R43， R43的另一端連 接開關元件Q1的控制極，Q1的漏極連接快恢復二極體D3的正極，Ql的源極 通過一電阻R7接地，APFC控制晶片第五腳為APFC電壓器電流過零檢測 腳，當APFC電壓器電流過零後才開通Ql,以實現不連續導電或臨界工作方 式；APFC控制晶片的第四腳為電流檢測腳，其連接Ql的源極；APFC控制 晶片的第六腳接地；APFC控制晶片的第八腳連接一22uF/16V的電解電容 C6，電解電容C6的另一端接地，APFC控制晶片的第八腳還與反激變換模塊 40的變壓器Nb繞組的整流輸出連接。
APFC變壓器為升壓變壓器，90W功率時，為PQ2625，感值為0.7mH， 120W功率時，為PQ3230，感值為0.5mH。
Ql為NMOSFET (N溝道場效應管)，90W功率時，為STP8NA50 500V/8A， 120W功率時，為STP10NA50 500V/10A.
D3為APFC模塊30的輸出整流二極體，採用600V/4A的超快恢復 MUR460。
反激變換模塊40與APFC模塊30的輸出電性連接，其包括開關電源控 制晶片NCP1207、開關電源控制電路及反激變換變壓器T1。反激變換變壓器Tl具有一初級繞組Np， 一輔助繞組Nb，及一次級繞組。輔助繞組Nb —端 接地，另一端與APFC控制晶片的第八腳(啟動電壓控制腳)電性連接，該 端還與開關電源控制晶片NCP1207的第一腳連接，開關電源控制晶片 NCP1207第五腳連接一電阻R14，電阻R14的另一端連接檢測開關管Q2的控 制極，Q2的漏極連接反激變換變壓器Tl的Np繞組的一端，反激變換變壓器 Tl的Np繞組的另一端連接APFC模塊30的輸出，Q2的源極通過一電阻R9接 地。檢測開關管Q2的漏極電壓谷點是通過Nb繞組來實現的，當Nb繞組的 交流感應電壓低於晶片第一腳內部的閥值(0.05V)時，認為此時是開關管 Q2的漏極電壓谷點，開通Q2,這樣的開關損耗最小。開關電源控制晶片 NCP1207第一腳同時具有輸出過電壓檢測能力，NCP1207內部具有lmS軟起 動電路。反激變換變壓器Tl 90W功率時，為PQ2625,感值為0.8mH， 120W 功率時，為PQ3230，感值為0.6mH。輸出空載時，變壓器Nb繞組的整流輸 出電壓V (Nb)為9V，達不到前級APFC控制晶片的最低啟動電壓(IIV)， 所以不會工作。當輸出功率達到額定的l/4左右時，變壓器Nb繞組的整流輸 出電壓V (Nb)將會達到前級APFC控制晶片的最低啟動電壓，APFC控制 晶片開始工作，將PFC提高到0.95以上。開關電源控制晶片NCP1207第三腳 通過一電阻R16連接Q2的源極，電阻R16的阻值決定了開關電源控制晶片 NCP1207是否工作在跳周期工作方式，阻值越大，輸出功率越大才結束跳周 期工作方式。以使開關電源控制晶片NCP1207在空載和輕載時能工作在跳周 期工作方式，降低該電源適配器的空載損耗。
輸出模塊50與反激變換模塊40的輸出(反激變換變壓器Tl的次級繞組) 電性連接，該輸出模塊50採用現有技術模塊，這裡不再贅述。
本實用新型具有有源功率因數校正功能的電源適配器加入了有源功率因 數校正電路，使得本電源適配器的功率因數能達到0.95以上，滿足綠色環保 的要求。另外，由於反激變換模塊40的反激變換變壓器Tl的輔助繞組Nb為 APFC模塊30的APFC控制晶片提供工作電壓，當電源適配器空載時，反激 變換變壓器Tl的輔助繞組Nb的感應電壓在APFC控制晶片的最低啟動電壓 以下，因而，APFC模塊30在電源適配器空載時不會工作，因而待機功率 小。且開關電源控制晶片NCP1207在空載和輕載時能工作在跳周期工作方 式，以進一步降低電源適配器的空載損耗使其待機功率小於0.5W。圖2本實用新型第二實施例的電路原理圖，本實用新型具有有源功率因數 校正功能的電源適配器電路結構與上一實施例基本相同，不同的是本實施例 中APFC模塊30部分加了一功率因數校正跟隨控制電路60，該功率因數校正 跟隨控制電路60的輸入連接整流模塊20的輸出，功率因數校正跟隨控制電路 60的輸出連接APFC控制晶片的第一腳。APFC控制晶片的第一腳通過一電 阻連接己開關管Q7的漏極，開關管Q7的源極接地，開關管Q7的控制極通過 電阻分壓電路與整流模塊20的輸出電性連接。電阻分壓電路為兩個串聯的電 阻R30、 R31， R30與R31—端電性連接，R30的另一端與整流模塊20的輸出 電性連接，R31的另一端接地。開關管Q7的控制極與R30和R31的連接端電 性連接。此功率因數校正跟隨控制電路60可根據APFC模塊30的輸出自動調 整APFC控制晶片的電壓基準值，提高本電源適配器的功率因數值。功率因數校正跟隨控制電路60，控制APFC控制晶片的第一腳的電壓， 在輸入電壓85-132V時，使APFC模塊30的輸出為250V左右；在輸入電壓 175-264V時，使APFC模塊30的輸出為400V左右。這樣，在輸入電壓85-132V時，有較高的效率(APFC模塊30承受的電壓小於固定的400V輸出電 壓)，APFC模塊30的變壓器和高壓MOSFET可用較小規格的，成本也低。本實用新型具有有源功率因數校正功能的電源適配器通過加入電磁幹擾 濾波器和有源功率因數校正模塊，使其在效防止電磁幹擾的同時提高功率因 數，而反激變換模塊在空載和輕載時工作在跳周期模式，具有較小的空載損 耗，且，反激變換模塊能自動調整有源功率因數校正模塊，使其在空載時不 工作，以進一步降低該電源適配器的空載損耗，以節約能源，達到綠色環保 的要求。以上所述，對於本領域的普通技術人員來說，可以根據本實用新型的技 術方案和技術構思作出其他各種相應的改變和變形，而所有這些改變和變形 都應屬於本實用新型後附的權利要求的保護範圍。
權利要求1、 一種具有有源功率因數校正功能的電源適配器，其特徵在於，包括 整流模塊、有源功率因數校正模塊、反激變換模塊及輸出模塊，整流模塊與 有源功率因數校正模塊電性連接，有源功率因數校正模塊與反激變換模塊電 性連接，反激變換模塊與輸出模塊電性連接。
2、 如權利要求1所述的具有有源功率因數校正功能的電源適配器，其特 徵在於，還包括一電磁幹擾濾波器，該電磁幹擾濾波器與整流模塊的輸入端 電性連接，電磁幹擾濾波器輸入端並聯一安規電容，安規電容的後級依次串 聯兩個共模濾波器。
3、 如權利要求1所述的具有有源功率因數校正功能的電源適配器，其特 徵在於，有源功率因數校正模塊包括一有源功率因數校正變壓器、 一有源功 率因數校正控制晶片、及電性連接有源功率因數校正變壓器和有源功率因數 校正控制晶片的輔助控制電路。
4、 如權利要求3所述的具有有源功率因數校正功能的電源適配器，其特 徵在於，有源功率因數校正變壓器初級一端與整流模塊的輸出端電性連接， 有源功率因數校正變壓器初級另一端連接一快恢復二極體，快恢復二極體的 另一端連接一熱敏電阻，熱敏電阻的另一端連接一電解電容，電解電容另一 端接地，熱敏電阻與快恢復二極體連接的一端還連接一二極體，二極體的正 極連接整流模塊的輸出，二極體的負極連接熱敏電阻，有源功率因數校正控 制晶片第三腳通過一電阻分壓電路連接到整流模塊的輸出端；有源功率因數 校正控制晶片第一腳通過另一電阻分壓電路連接到有源功率因數校正模塊的 輸出端；有源功率因數校正控制晶片第一腳與第二腳之間通過連接電阻電容 組成一比例積分電路；有源功率因數校正控制晶片第五腳連接一電阻，該電 阻的另一端連接有源功率因數校正變壓器次級的一端，有源功率因數校正變 壓器次級的另一端接地，有源功率因數校正控制晶片第七腳連接一電阻，該 電阻的另一端連接一開關元件的控制極，開關元件的漏極連接快恢復二極體 的正極，開關元件的源極通過一電阻接地；有源功率因數校正控制晶片的第 四腳連接開關元件的源極；有源功率因數校正控制晶片的第六腳接地；有源功率因數校正控制晶片的第八腳連接一電解電容，該電解電容的另一端接 地。
5、 如權利要求3所述的具有有源功率因數校正功能的電源適配器，其特 徵在於，有源功率因數校正控制晶片為L6561/2、 UCC38051或NCP1606晶片。
6、 如權利要求3所述的具有有源功率因數校正功能的電源適配器，其特 徵在於，有源功率因數校正模塊還包括一功率因數校正跟隨控制電路，該功 率因數校正跟隨控制電路的輸入端與整流模塊輸出電性連接，輸出端與有源 功率因數校正控制晶片電性連接。
7、 如權利要求3所述的具有有源功率因數校正功能的電源適配器，其特 徵在於，反激變換模塊包括 一開關電源控制晶片、 一開關電源控制電路及 一反激變換變壓器，反激變換變壓器具有一初級繞組， 一輔助繞組，及一次 級繞組，反激變換變壓器的輔助繞組與有源功率因數校正控制晶片的啟動電 壓控制腳電性連接，輸出模塊與反激變換變壓器的次級繞組電性連接。
8、 如權利要求7所述的具有有源功率因數校正功能的電源適配器，其特 徵在於，反激變換變壓器輔助繞組一端分別與有源功率因數校正控制晶片第 八腳和開關電源控制晶片第一腳電性連接，另一端接地；開關電源控制晶片 第五腳通過一電阻連接一檢測開關管的控制極，該檢測開關管的漏極連接反 激變換變壓器的初級繞組的一端，該反激變換變壓器初級繞組的另一端連接 有源功率因數校正模塊的輸出，該檢測開關管的源極通過一電阻接地；開關 電源控制晶片第三腳通過一電阻連接檢測開關管的源極。
9、 如權利要求7所述的具有有源功率因數校正功能的電源適配器，其特 徵在於，開關電源控制晶片為NCP1207晶片。
專利摘要一種具有有源功率因數校正功能的電源適配器，包括電磁幹擾濾波器、整流模塊、有源功率因數校正模塊、反激變換模塊及輸出模塊，電磁幹擾濾波器與整流模塊電性連接，整流模塊與有源功率因數校正模塊電性連接，有源功率因數校正模塊與反激變換模塊電性連接，反激變換模塊與輸出模塊電性連接。本實用新型具有有源功率因數校正功能的電源適配器，其空載損耗小、功率因數高，適合綠色環保的要求，同時其結構簡單、成本低，適合推廣應用。
文檔編號H02M1/42GK201156708SQ20082009166
公開日2008年11月26日 申請日期2008年1月16日 優先權日2008年1月16日
發明者李黨衛 申請人:李黨衛