新型功率因數(shù)校正電路的制作方法
【專利摘要】新型功率因數(shù)校正電路。本發(fā)明用校正變壓線圈與主正變壓線圈串聯(lián)，主變壓器與校正變壓各有一初級線圈，串聯(lián)線圈中主變壓器的初級線圈將初級電能轉(zhuǎn)換成次級電能，串聯(lián)線圈中校正變壓線圈將初級電能轉(zhuǎn)換成校正電能。
【專利說明】新型功率因數(shù)校正電路
[0001]本發(fā)明【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明屬于功率因數(shù)校正(PFC Power Factor Correction)技術(shù),特別是指一種半橋電源功率因數(shù)校正托撲結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0003]傳統(tǒng)的開關(guān)電源是在整流硅橋后直接接一個(gè)濾波電容，這種結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生大量的非線電流并污染交流電網(wǎng)，同時(shí)它對電網(wǎng)所傳送的電力利用率較低。為了減少非線性電流，并達(dá)到國際標(biāo)準(zhǔn)ENG1000-3-2，人們提出各種各樣的方法來提高功率因數(shù)，其中有無源功率因數(shù)校正電路，其功率因數(shù)在80% —90%之間；還有一種是有源功率因數(shù)校正線路，此種線路功率因數(shù)可達(dá)99%。有源線路最成功的是二階功率校正線路，其原理是先將整流后的波動直流電的電壓提高到特定的電壓，并形成穩(wěn)定的直流電壓后，再將此直流電變換成我為輸出直流電。此線路也存在著一些缺點(diǎn)，一、它開始工作時(shí)有較大的沖擊電流；二、它將現(xiàn)有的電壓提升，從而增加了對后續(xù)功率轉(zhuǎn)換元件的要求(即開關(guān)管的要求)，目前高功率因數(shù)電源的損壞多屬于這個(gè)原因；三、由于增加了一階線路也增加了電源的自身損耗。此外人們還提出許多單階高功率因數(shù)電源，這些線路多數(shù)以犧牲線路可靠性為代價(jià)，是不可取的。本人提出一種穩(wěn)定可靠、高效節(jié)能并成本低的高功率因數(shù)直流電源。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的是提供一種穩(wěn)定、高效并成本低的高功率因數(shù)(PFC)直流電源。
[0005]本發(fā)明的基本原理是利用校正變壓器的初級線圈與主變壓器初級線圈串聯(lián)。將串聯(lián)電路一部分電能用來校正電流輸入波形并將串聯(lián)電路大部分電能轉(zhuǎn)換成次級電能。本發(fā)明同時(shí)克服了半橋電路電源不能使用場效應(yīng)管的缺點(diǎn)。
[0006]本發(fā)明不局限于具體的線路，根據(jù)本發(fā)明原理可以設(shè)計(jì)出多種不同的線路都應(yīng)屬于本發(fā)明后附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍，
【專利附圖】
【附圖說明】:
[0007]圖1、是本發(fā)明功率因數(shù)(PFC)校正電源裝置。
[0008]圖2、是本發(fā)明120V(AC)的功率因數(shù)(PFC)校正電源裝置
[0009]發(fā)明具體內(nèi)容
[0010]具體連接方式是圖1:
[0011]整流橋BDlO輸入兩端接工頻交流電源。
[0012]第一電容ClO并接在整流橋BDl輸出的兩端。
[0013]第一電感LlO第一接線端接整流橋BDlO輸出的正極端。
[0014]第一二極管DlO的陽極接第一電感LlO第二接線端。
[0015]第二二極管D12的陽極接第一電感LlO第二接線端。
[0016]第二電容C12的正極端接第二二極管D12的陰極。[0017]第三電容C14的正極端接第二電容C12的負(fù)極端，第三電容C14的正負(fù)端接整流橋BDlO輸出的負(fù)極端。
[0018]第一場效應(yīng)管QlO有第一接線端,第二接線端和一控制端,第一場效應(yīng)管QlO的第一接線端接第二電容C12的正極端。
[0019]第二場效應(yīng)管Q12有第一接線端，第二接線端和一控制端，第一場效應(yīng)管Q12的第二接線端接整流橋BDlO輸出的負(fù)極端。
[0020]正激式變壓器TlO有二個(gè)線圈，初級線圈和PFC線圈，正激式變壓器TlO的初級線圈有一中間抽頭，正激式變壓器T20的初級線圈的第一接線端接第一場效應(yīng)管QlO的第二接線端，正激式變壓器T20的初級線圈的第二接線端接第二場效應(yīng)管Q12有第一接線端，正激式變壓器的PFC線圈的第二接線端接第一二極管DlO的陰極，及正激式變壓器的PFC線圈的第一接線端接第二電容C12的正極端，正激式變壓器線圈的第一接線端互為同名端。
[0021]第三二極管D14的陽極接第二場效應(yīng)管Q12有第一接線端，第三二極管D14的陰極接第二電容C12的正極端。
[0022]第四二極管D16的陽極接整流橋BDlO輸出的負(fù)極端，第四二極管D16的陽極接第
一場效應(yīng)管QlO的第二接線端。
[0023]主變壓器T12有二個(gè)線圈即初級線圈和次級線圈，主變壓器T12的初級線圈的第一接接線端接在正激式變壓器Tio初級線圈的中間抽頭，主變壓器T12的次級線圈接次級線路。
[0024]第四電容C16的第一接線端接主變壓器T12的初級線圈的第二接接線端，第四電容C16的第一接線端接第二電容C12的負(fù)極端和第三電容C14的正極端。
[0025]電感L10，第一二極管D10，正激變壓器PFC線圈、第二電容C12及第三電容C14組成的串連電路，其中電容，電感LlO及正激變壓器PFC線圈和第一二極管DlO位置可以互換其工作原理如下:
[0026]當(dāng)控制電路控制開關(guān)管QlO導(dǎo)通，第二電容C12通過開關(guān)管Q10，正激式變壓器TlO初線圈，主變壓器T12的初級線圈及第四電容C16放電。通過主變壓器T12的初級線圈電能轉(zhuǎn)換成次級的電能，通過正激式變壓器的初級線圈換成正激式變壓器的PFC線圈的電壓勢能與輸入電壓一起通過第一電感L10，第一二極管DlO給第二電容C12及第三電容C14充電。當(dāng)開關(guān)管QlO斷開時(shí)，第一電感LlO的儲能與輸入電壓一起通過第二二極管D12給第二電容C12及第三電容C14充電。
[0027]當(dāng)控制電路控制開關(guān)管Q12導(dǎo)通時(shí)，第三電容C14通過第四電容C16，主變壓器T12的初級線圈，正激式變壓器TlO初線圈及開關(guān)管Q12放電。通過主變壓器T12的初級線圈電能轉(zhuǎn)換成次級的電能，通過正激式變壓器的初級線圈換成正激式變壓器的PFC線圈的電壓勢能與輸入電壓一起通過第一電感L10,第一二極管DlO給第二電容C12及第三電容C14充電。當(dāng)開關(guān)管QlO斷開時(shí)，第一電感LlO的儲能與輸入電壓一起通過第二二極管D12給第二電容C12及第三電容C14充電。
[0028]第一電感LlO的電感值較小使得在正激式變壓器初級線圈兩端電壓隨輸入電壓變化而變化即輸入電壓高、正激式變壓器第初及線圈的兩端電壓低反之輸入電壓低、正激式變壓器初級線圈的兩端的電壓高。正激式變壓器PFC線圈匝數(shù)要大于兩倍以上正激式變壓器初級線圈的匝數(shù)。[0029]開關(guān)管QlO及開關(guān)管Q12導(dǎo)通舜間，由于正激式變壓器初級線圈的存在，開關(guān)管QlO及開關(guān)管Q12不能有大電流導(dǎo)通過，避勉開關(guān)管QlO和關(guān)管Q12同時(shí)導(dǎo)通產(chǎn)生的短路現(xiàn)象。
[0030]120V(AC)的功率因數(shù)(PFC)校正電源裝置的具體連接方式是圖2:
[0031]正激變壓器T20有兩PFC線圈和一初級線圈，正激式變壓器T20的初級線圈有一中間抽頭，正激變壓器T20的第一 PFC線圈的第一接線端接正激變壓器T20的第二 PFC線圈的第二接線端并接工頻交流電源一接火線端，正激變壓器T20有兩PFC線圈的第一接線端和正激變壓器T20的初級線圈的第一接線端互為同名端。
[0032]電感L20的第一接線端接工頻交流電源的接零線端。
[0033]第一二極管D20的陽極接火線端。
[0034]第二二極管D22的陽極接正激變壓器T20的第一 PFC線圈的第一接線端，第二二極管D22的陰極接第一二極管D20的陰極。
[0035]第三二極管D24的陰極接正激變壓器T20的第二 PFC線圈的第二接線端。
[0036]第四二極管D26的陰極接火線端，第三二極管D24的陽極接第四二極管D26的陽極。
[0037]第一電容C20的正極端接第一二極管D20的陰極和第二二極管D22的陰極，第一電容C20的負(fù)極端接電感L20的第二接線端。
[0038]第二電容C22的正極端接第一電容C20的負(fù)極端和電感L20的第二接線端，第二電容C22的負(fù)極端接第三二極管D24的陽極和第四二極管D26的陽極。
[0039]第一開關(guān)管Q20有兩接線端和一控制端，第一開關(guān)管Q20的第一接線端接第一電容C20的正極端，第一開關(guān)管Q20的第二接線端接正激變壓器T20的初級線圈的第一接線端。
[0040]第二開關(guān)管Q22有兩接線端和一控制端，第二開關(guān)管Q22的第一接線端接正激變壓器T20的初級線圈的第二接線端，第二開關(guān)管Q22的第二接線端接第二電容C22的負(fù)極端，第三二極管D24的陽極和第四二極管D26的陽極。
[0041]主變壓器T22有初級線圈和次級線圈，主變壓器T22有初級線圈的第一接線端接在正激式變壓器T20初級線圈的中間抽頭，主變壓器T22的次級線圈接次級線路。
[0042]第三電容C24的第一接線端接主變壓器T22有初級線圈的第二接線端，第三電容C24的第二接線端接第二電容C22的正極端和第一電容C20的負(fù)極端。
[0043]第五二極管D28的陽極接第二開關(guān)管Q22的第一接線端，第五二極管D28的陰極接第一開關(guān)管Q20的第一接線端和第一電容C20的正極端
[0044]第六二極管D29的陰極接第一開關(guān)管Q20的第二接線端，第六二極管D29的陽極接第二開關(guān)管Q22的第二接線端和第二電容C22的負(fù)極端。
[0045]其工作原理與圖1的工作原理基本相同，不同的是輸入電源正半周對第一電容C20充電，輸入電源正負(fù)周對第二電容C22充電。
【權(quán)利要求】
1.一功率因數(shù)校正電路、包括整流橋BD10、二極管(D10，D12，D14，D16)、電感L10、電容(CIO、C12，C14)、正激式變壓器包括線圈T10、主變壓器T12，開關(guān)管Q10，Q12 ； 整流橋BDlO輸入兩端接工頻交流電源； 第一電容ClO并接在整流橋BDl輸出的兩端； 第一電感LlO第一接線端接整流橋BDlO輸出的正極端； 第一二極管DlO的陽極接第一電感LlO第二接線端； 第二二極管D12的陽極接第一電感LlO第二接線端； 第二電容C12的正極端接第二二極管D12的陰極； 第三電容C14的正極端接第二電容C12的負(fù)極端，第三電容C14的正負(fù)端接整流橋BDlO輸出的負(fù)極端； 第一場效應(yīng)管QlO有第一接線端，第二接線端和一控制端，第一場效應(yīng)管QlO的第一接線端接第二電容C12的正極端； 第二場效應(yīng)管Q12有第一接線端，第二接線端和一控制端，第一場效應(yīng)管Q12的第二接線端接整流橋BDlO輸出的負(fù)極端； 正激式變壓器TlO有二個(gè)線圈，初級線圈和PFC線圈，正激式變壓器TlO的初級線圈有一中間抽頭，正激式變壓器T20的初級線圈的第一接線端接第一場效應(yīng)管QlO的第二接線端，正激式變壓器T20的初級線圈的第二接線端接第二場效應(yīng)管Q12有第一接線端，正激式變壓器的PFC線圈的第二接線端接第一二極管DlO的陰極，及正激式變壓器的PFC線圈的第一接線端接第二電容C12的正 極端、第二二極管的陰極，正激式變壓器的初級線圈、PFC線圈的第一接線端互為同名端； 第三二極管D14的陽極接第二場效應(yīng)管Q12有第一接線端，第三二極管D14的陰極接第二電容C12的正極端，第一場效應(yīng)管的第一接線端； 第四二極管D16的陽極接整流橋BDlO輸出的負(fù)極端，第四二極管D16的陽極接第一場效應(yīng)管QlO的第二接線端； 主變壓器T12有二個(gè)線圈即初級線圈和次級線圈，主變壓器T12的初級線圈的第一接接線端接在正激式變壓器TlO初級線圈的中間抽頭，主變壓器T12的次級線圈接次級線路； 第四電容C16的第一接線端接主變壓器T12的初級線圈的第二接接線端，第四電容C16的第二接線端接第二電容C12的負(fù)極端和第三電容C14的正極端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1，一功率因數(shù)校正電路其特征在于正激變壓器初級線圈接于兩場效應(yīng)管之間用于防止兩場效應(yīng)管同時(shí)導(dǎo)通引起的短路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1，一功率因數(shù)校正電路其特征在于主變壓器第一初級線圈與正激式變壓器TlO初級線圈的中間抽頭相連，將通過串連電路部分電能轉(zhuǎn)換為校正電能，其大部分電能轉(zhuǎn)換為次級電能。
4.根據(jù)權(quán)利要求1，一功率因數(shù)校正電路其特征在于電感L10，第一二極管D10，正激變壓器(TlO)PFC線圈、第二電容C12及第三電容C14串連，為輸入電能及正激變壓器(TlO)PFC線圈的感應(yīng)電能提供對電容C12，C14的充電通路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1，一功率因數(shù)校正電路其特征在于第二二極管D12接于電感LlO與第二電容C12之間，為輸入電能及電感LlO的儲能提供對電容C12，C14的充電通路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1，一功率因數(shù)校正電路其特征在于第四二極管D14接于正激變壓器TlO初級線圈第二接線端及第二電容C12之間，為正激變壓器初級線圈和主變壓器T12的初級線圈電能釋放提供通路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1，一功率因數(shù)校正電路其特征在于第四二極管D16接于正激變壓器TlO初級線圈第二接線端與第三電容C14之間，為正激變壓器TlO初級線圈和主變壓器T12的初級線圈電能釋放提供通路。
8.一功率因數(shù)校正電路、包括整流橋BD20、二極管(D20，D22，D24，D26，D28，D29)、電容(C20、C22，C24)、正激式變壓器包括線圈T20、主變壓器T20，開關(guān)管Q20，Q22，電感L20 ； 正激變壓器T20有兩PFC線圈和一初級線圈，正激式變壓器T20的初級線圈有一中間抽頭，正激變壓器T20的第一 PFC線圈的第一接線端接正激變壓器T20的第二 PFC線圈的第二接線端并接工頻交流電源一接火線端，正激變壓器T20有兩PFC線圈的第一接線端和正激變壓器T20的初級線圈的第一接線端互為同名端； 電感L20的第一接線端接工頻交流電源的接零線端； 第一二極管D20的陽極接火線端； 第二二極管D22的陽極接正激變壓器T20的第一 PFC線圈的第一接線端，第二二極管D22的陰極接第一二極管D20的陰極； 第三二極管D24的陰極接正激變壓器T20的第二 PFC線圈的第二接線端； 第四二極管D26的陰極接火線端，第三二極管D24的陽極接第四二極管D26的陽極；第一電容C20的正極端接第一二極管D20的陰極和第二二極管D22的陰極，第一電容C20的負(fù)極端接電感L20的第二接線端； 第二電容C22的正極端接第一電容C20的負(fù)極端和電感L20的第二接線端，第二電容C22的負(fù)極端接第三二極管D24的陽極和第四二極管D26的陽極； 第一開關(guān)管Q20有兩接線端和一控制端，第一開關(guān)管Q20的第一接線端接第一電容C20的正極端，第一開關(guān)管Q20的第二接線端接正激變壓器T20的初級線圈的第一接線端；第二開關(guān)管Q22有兩接線端和一控制端，第二開關(guān)管Q22的第一接線端接正激變壓器T20的初級線圈的第二接線端，第二開關(guān)管Q22的第二接線端接第二電容C22的負(fù)極端，第三二極管D24的陽極和第四二極管D26的陽極； 主變壓器T22有初級線圈和次級線圈，主變壓器T22有初級線圈的第一接線端接在正激式變壓器T20初級線圈的中間抽頭，主變壓器T22的次級線圈接次級線路； 第三電容C24的第一接線端接主變壓器T22有初級線圈的第二接線端，第三電容C24的第二接線端接第二電容C22的正極端和第一電容C20的負(fù)極端； 第五二極管D28的陽極接第二開關(guān)管Q22的第一接線端，第五二極管D28的陰極接第一開關(guān)管Q20的第一接線端和第一電容C20的正極端； 第六二極管D29的陰極接第一開關(guān)管Q20的第二接線端，第六二極管D29的陽極接第二開關(guān)管Q22的第二接線端和第二電容C22的負(fù)極端。
9.根據(jù)權(quán)利要求8，一功率因數(shù)校正電路其特征在于正激變壓器T20兩PFC線圈接于輸入火線，用于提供儲能電容C10，C12的充電電路。
10.根據(jù)權(quán)利要求8，一功率因數(shù)校正電路其特征在于電感L20接于輸入零線用于限制充電電流及儲能。
【文檔編號】H02M1/42GK103715879SQ201210383247
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年10月3日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月3日
【發(fā)明者】林福泳 申請人:林福泳, 林福祥