專利名稱：功率因數(shù)校正電路及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及校正電路，具體地說，涉及可以有效提高功率因數(shù)及效率，并且，電路簡單，成本低廉，尤其適用于低成本、高品質(zhì)因數(shù)電能轉(zhuǎn)換設(shè)備的一種功率因數(shù)校正電路及其控制方法。
背景技術(shù)：
目前的功率因數(shù)校正電路大致可以分為兩大類一類為無源功率因數(shù)校正電路， 主要是通過電路設(shè)計(jì)來擴(kuò)大輸入電流的導(dǎo)通角，其中包括采用在整流后串聯(lián)一個(gè)大電感， 以達(dá)到輸入電流追隨輸入電壓波形的目的，從而提高品質(zhì)因數(shù)，但鑒于其品質(zhì)因數(shù)提高有限，同時(shí)，還存在體積大、笨重等缺點(diǎn)，因而，其使用范圍存在局限性；另一類為有源功率因數(shù)校正電路，它是通過電網(wǎng)與電源裝置之間串聯(lián)一個(gè)BOOST電路，以達(dá)到較高的品質(zhì)因數(shù)， 并且，相對(duì)于無源功率因數(shù)校正電路而言，具有效率高、電路簡單等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。上述有源功率因數(shù)校正電路的工作模式可以分為連續(xù)和不連續(xù)兩種，控制方案有很多，而普遍采用控制輸入電流的波形去追隨輸入電壓的波形，以達(dá)到功率因數(shù)改善而獲取較高的功率因數(shù)，主要集中于兩類一類為PFC控制IC，通過平均電流檢測(cè)電路來控制開關(guān)的導(dǎo)通和截止；另一類為PFC控制IC，通過峰值電流檢測(cè)電路來控制開關(guān)的導(dǎo)通和截止。迄今為止，現(xiàn)有功率因數(shù)校正電路無論采用上述的哪一種模式，都需要利用PFC 控制IC，而IC還包括其外圍電路，因而，皆存在電路復(fù)雜、成本高等不足，所以，隨著科技的不斷進(jìn)步及產(chǎn)品的不斷更新?lián)Q代，現(xiàn)有功率因數(shù)校正電路還有待進(jìn)一步的革新。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種功率因數(shù)校正電路及其控制方法，在保留有源功率因數(shù)校正電路效率高、品質(zhì)因數(shù)高的基礎(chǔ)上，簡化了電路，減少了電子元件的使用，節(jié)省了資源，還提高了加工效率，更有效降低了產(chǎn)品成本。本發(fā)明的技術(shù)問題是按如下方案實(shí)現(xiàn)的提供一種功率因數(shù)校正電路，其特征在于，包括變壓器、全橋整流電路、開關(guān)管、電容、輸入電容、輸出電容、儲(chǔ)能電感、第一續(xù)流兩極管和第二續(xù)流兩極管；所述輸入電容并聯(lián)在全橋整流電路的輸出端，所述全橋整流電路的一端接地，另一端連接儲(chǔ)能電感的一端，所述儲(chǔ)能電感的另一端串聯(lián)第二續(xù)流兩極管后連接開關(guān)管的漏極，所述開關(guān)管的柵極連接調(diào)頻電路，源極接地，所述變壓器的初級(jí)連接開關(guān)管的漏極，所述第一續(xù)流兩極管并聯(lián)變壓器的次級(jí)，所述電容串聯(lián)在第一續(xù)流兩極管與地之間，所述輸出電容的一端連接變壓器的初級(jí)，另一端接地。提供一種功率因數(shù)校正電路的控制方法，其特征在于，包括整流橋、開關(guān)管、續(xù)流兩極管、儲(chǔ)能電感所構(gòu)成的校正電路，采用不連續(xù)電流模式，并利用開關(guān)管的導(dǎo)通或截止?fàn)顟B(tài)使電感電流呈直線升降，從而使電感電流的絕對(duì)值在每一個(gè)周期內(nèi)的最高點(diǎn)追隨輸入電壓的絕對(duì)值，實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的功率因數(shù)校正電路及其控制方法，具有如下優(yōu)點(diǎn)取締了 PFC控制IC的工作模式，省略了專用的開關(guān)管以及IC外圍電路，具有電路簡單，成本低廉，加工效率高的特點(diǎn)，符合可持續(xù)發(fā)展觀，增強(qiáng)了適用性。


圖1是本發(fā)明功率因數(shù)校正電路及其控制方法的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示的電路原理圖包括變壓器T1、全橋整流電路B1、開關(guān)管Q1、電容C2、輸入電容C3、輸出電容C1、儲(chǔ)能電感L2、第一續(xù)流兩極管D2和第二續(xù)流兩極管D5,輸入電容C3 并聯(lián)在全橋整流電路B1的輸出端，全橋整流電路B1的一端接地，另一端連接儲(chǔ)能電感L2的一端，儲(chǔ)能電感L2的另一端串聯(lián)第二續(xù)流兩極管D5后連接開關(guān)管％的漏極，開關(guān)管％的柵極連接調(diào)頻電路，源極接地，變壓器T1的初級(jí)連接開關(guān)管％的漏極，第一續(xù)流兩極管D2并聯(lián)變壓器T1的次級(jí)，電容C2串聯(lián)在第一續(xù)流兩極管&與地之間，輸出電容C1的一端連接變壓器T1的初級(jí)，另一端接地。在具體實(shí)施時(shí)，第一續(xù)流兩極管D2及第二續(xù)流兩極管D5續(xù)流兩極管均采用恢復(fù)型二極管，并且，優(yōu)選超快速恢復(fù)型二極管，而開關(guān)管A采用場效應(yīng)管。在具體實(shí)施時(shí)，采用不連續(xù)電流模式，包括通過整流橋、開關(guān)管、續(xù)流兩極管、儲(chǔ)能電感所構(gòu)成的校正電路，采用不連續(xù)電流模式，并利用開關(guān)管的導(dǎo)通或截止?fàn)顟B(tài)使電感電流呈直線升降，從而使電感電流的絕對(duì)值在每一個(gè)周期內(nèi)的最高點(diǎn)追隨輸入電壓的絕對(duì)值，實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正。分別在校正電路的輸入端及輸出端相應(yīng)采用輸入電容及輸出電容濾波，交流電整流后經(jīng)過輸入電容濾波，再通過電感以及續(xù)流二極管接開關(guān)管的漏極，然后經(jīng)變壓器初次繞組加到輸出電容的正極。具體工作原理及過程如下開關(guān)管A開關(guān)的切換頻率一般為幾KHZ--幾百KHZ以上，遠(yuǎn)高于輸入電源的頻率47-63HZ，因而每一個(gè)切換周期內(nèi)的輸入電壓基本可視為定值。 切換周期內(nèi)電路可視為一種DC-DC電能轉(zhuǎn)換器。由于控制輸入電流操作在不連續(xù)的工作模式下，整流后的電流經(jīng)輸入電容C3輸入電容濾波后，經(jīng)儲(chǔ)能電感L2后再經(jīng)續(xù)流二極管 D5(由于工作在不連續(xù)工作模式下，要用超快恢復(fù)二極管，這樣可以減小由于二極管恢復(fù)時(shí)間長而引起的開關(guān)損耗，大大提高了可靠性。由于恢復(fù)速度加快可以更好地使輸入電流追隨輸入電壓的波形，也就是對(duì)應(yīng)的提高了品質(zhì)因數(shù)，加到開關(guān)管的漏極，經(jīng)變壓器初次繞組加到輸出電容Cl的正極濾波使輸電壓更平滑于凈，提高整個(gè)電路的可靠性。當(dāng)輸入電源電壓為正時(shí)，若開關(guān)管為導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，則電感L2上的電壓也為正值，電感L2電流由零直線上升；若開關(guān)管為截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，則電感L2上的的電壓也為負(fù)值，電感電流也從最高直線降為零。當(dāng)輸入電源電壓為負(fù)值時(shí)，因前端的全橋整流器的整流作用，其操作相同于正半周。如此使得電感電流的絕對(duì)值在每一個(gè)周期內(nèi)最高點(diǎn)會(huì)追隨輸入電壓的絕對(duì)值的波形。換言之，輸入電流的波形追隨輸入電壓的波形，從而實(shí)現(xiàn)了功率因數(shù)校正功能。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施方案只局限于上述說明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種功率因數(shù)校正電路，其特征在于包括變壓器、全橋整流電路、開關(guān)管、電容、輸入電容、輸出電容、儲(chǔ)能電感、第一續(xù)流兩極管和第二續(xù)流兩極管；所述輸入電容并聯(lián)在全橋整流電路的輸出端，所述全橋整流電路的一端接地，另一端連接儲(chǔ)能電感的一端，所述儲(chǔ)能電感的另一端串聯(lián)第二續(xù)流兩極管后連接開關(guān)管的漏極，所述開關(guān)管的柵極連接調(diào)頻電路，源極接地，所述變壓器的初級(jí)連接開關(guān)管的漏極，所述第一續(xù)流兩極管并聯(lián)變壓器的次級(jí)，所述電容串聯(lián)在第一續(xù)流兩極管與地之間，所述輸出電容的一端連接變壓器的初級(jí)，另一端接地。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率因數(shù)校正電路，其特征在于所述開關(guān)管兌為場效應(yīng)管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率因數(shù)校正電路，其特征在于所述續(xù)流兩極管為恢復(fù)型二極管。
4.一種功率因數(shù)校正電路的控制方法，其特征在于包括整流橋、開關(guān)管、續(xù)流兩極管、儲(chǔ)能電感所構(gòu)成的校正電路，采用不連續(xù)電流模式，并利用開關(guān)管的導(dǎo)通或截止?fàn)顟B(tài)使電感電流呈直線升降，從而使電感電流的絕對(duì)值在每一個(gè)周期內(nèi)的最高點(diǎn)追隨輸入電壓的絕對(duì)值，實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的功率因數(shù)校正電路的控制方法，其特征在于分別在所述校正電路的輸入端及輸出端設(shè)置輸入電容及輸出電容，實(shí)現(xiàn)對(duì)所述校正電路的整流濾波。
全文摘要
本發(fā)明公開一種功率因數(shù)校正電路及其控制方法，可以有效提高功率因數(shù)及效率，并且，電路簡單，成本低廉，其特征在于包括整流橋、開關(guān)管、續(xù)流兩極管、儲(chǔ)能電感所構(gòu)成的校正電路，采用不連續(xù)電流模式，并利用開關(guān)管的導(dǎo)通或截止?fàn)顟B(tài)使電感電流呈直線升降，從而使電感電流的絕對(duì)值在每一個(gè)周期內(nèi)的最高點(diǎn)追隨輸入電壓的絕對(duì)值，實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正。本發(fā)明取締了PFC控制IC的工作模式，省略了專用的開關(guān)管以及IC外圍電路，具有電路簡單，成本低廉，加工效率高的特點(diǎn)，符合可持續(xù)發(fā)展觀，增強(qiáng)了適用性，尤其適用于低成本、高品質(zhì)因數(shù)電能轉(zhuǎn)換設(shè)備。
文檔編號(hào)H02M1/42GK102195464SQ20101012670
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2010年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月16日
發(fā)明者劉非 申請(qǐng)人:劉非