基于臨界模式pfc電路的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于臨界模式PFC電路，包括與輸入電源連接的EMI濾波器，所述EMI濾波器的輸出端連接有橋式整流器，所述橋式整流器連接有升壓電路，所述升壓電路并聯(lián)有調(diào)壓電路，所述調(diào)壓電路包括與橋式整流器連接的分壓模塊，所述分壓模塊連接有開(kāi)關(guān)管Q3，所述開(kāi)關(guān)管Q3的柵極G與所述分壓模塊連接，所述開(kāi)關(guān)管的漏極D連接有電壓回饋電路；當(dāng)輸入高壓時(shí)，調(diào)壓電路的電壓回饋電路將輸出端的電壓值反饋到升壓電路的輸入端，對(duì)升壓電路進(jìn)行干預(yù)調(diào)節(jié)，以獲得較高的PF值。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于臨界模式PFC電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及一種PFC電路。

【背景技術(shù)】
[0002]PFC主要用來(lái)表征電子產(chǎn)品對(duì)電能的利用效率。功率因子越高，說(shuō)明電能的利用效率越高。PFC有兩種，一種是無(wú)源PFC (也稱(chēng)被動(dòng)式PFC)，一種是有源PFC (也稱(chēng)主動(dòng)式PFC)。無(wú)源PFC —般采用電感補(bǔ)償方法使交流輸入的基波電流與電壓之間相位差減小來(lái)提高功率因子，但無(wú)源PFC的功率因子不是很高，只能達(dá)到0.7?0.8 ;有源PFC由電感電容及電子元器件組成，體積小，可以達(dá)到很高的功率因子，但成本要高出無(wú)源PFC —些。
[0003]有源PFC電路中往往采用高集成度的IC，采用有源PFC電路的開(kāi)關(guān)電源，至少具有以下特點(diǎn):
[0004]I)輸入電壓可以從90V到277V ；
[0005]2)聞?dòng)?.99的線路功率因子，并具有低損耗和聞可罪、聞效率等優(yōu)點(diǎn)；
[0006]3)輸出不隨輸入電壓的波動(dòng)而變化,因此可獲得高度穩(wěn)定的輸出電壓；
[0007]4)有源PFC輸出DC電壓紋波很小，且呈100Hz/120Hz (工頻2倍)的正弦波，因此采用有源PFC的電源不需要采用很大容量的濾波電容。
[0008]功率因子校正電路是對(duì)離線電源的輸入電流波形進(jìn)行整形，以使從電源吸取的有功功率最大化。在理想情況下，電器應(yīng)該表現(xiàn)為一個(gè)純電阻的負(fù)載，此時(shí)電器吸收的反射功率為零。在這種情況下，本質(zhì)上不存在輸入電流諧波。電流是輸入電壓(通常是一個(gè)正弦波)的完美復(fù)制品，而且與其同相。在這種情況下，對(duì)于進(jìn)行所需工作所要求的有功功率而言，從電網(wǎng)電源吸收的電流最小，而且還減小了與配電發(fā)電以及相關(guān)過(guò)程中的基本設(shè)備有關(guān)的損耗和成本。由于沒(méi)有諧波，也減小了與使用相同電源供電的其它器件之間的干擾。
[0009]傳統(tǒng)的有源PFC電路結(jié)構(gòu)如圖2所示，工頻電壓經(jīng)保險(xiǎn)絲F1，通過(guò)共模電感(LF1, LF3)及電容(CX1，CX2)組成的EMI濾波器后，經(jīng)BDl橋式整流變成兩倍工頻的電壓。后經(jīng)Boost有源PFC電路，將橋式整流后的電壓升至近400Vdc。PFC的目地:是使輸入電流波形跟隨輸入電壓波形，是使電流波形相對(duì)于電壓波形不會(huì)大的畸變或失真。而PFC電路為達(dá)到這一目地:是通過(guò)Boost后，將原本50/60HZ工作頻率的輸入正弦電流/壓，將其提高至幾十KHz或百KHz以上，這樣可使輸入電流的平均值呈現(xiàn)正弦狀，從而有效的降低輸入電流的畸變或失真。
[0010]如圖2所示，在低電壓輸入時(shí)(如=IlOVac及以下)，PFC只有一種電壓輸出(如:400Vdc),則導(dǎo)通占空比會(huì)拉的很大(根據(jù)公式Don = (Vo-Vin)/Vo可以推出，輸入/出壓差越大，占空比越大)。而占空比越大，會(huì)使在一個(gè)周期內(nèi)所呈現(xiàn)的峰值電流越大，這樣會(huì)使開(kāi)關(guān)管Ql在開(kāi)通狀態(tài)所產(chǎn)生的通態(tài)損耗和關(guān)斷過(guò)程中關(guān)斷應(yīng)力變大；同時(shí)也使在同樣的基礎(chǔ)上電感電流的高頻紋波變大，這樣加大了電感交流分量的損耗，從而使整個(gè)PFC電路的效率變低。
[0011]如圖2所示，在輸入電壓全范圍內(nèi)，U1_3(MULT)會(huì)隨輸入電壓的高低變化成比例的變化:輸入電壓越高時(shí)，Ul_3 (MULT)電壓越高；輸入電壓越低時(shí)，Ul_3 (MULT)電壓越低。一般是將輸出電壓按分壓比回饋回PFC控制芯片，再與檢測(cè)到的輸入電壓的相乘，以此來(lái)確定電感電流峰值。當(dāng)它們的乘積小時(shí)，Ul_7輸出的驅(qū)動(dòng)脈沖高電平的時(shí)間越長(zhǎng)，開(kāi)關(guān)管Ql開(kāi)通時(shí)間越久，峰值電流越大；當(dāng)它們的乘積大時(shí)，則反之；由此得到的輸入電流是以100/120HZ正弦的、包絡(luò)高頻的、三角形電流，經(jīng)濾波后輸入電流與輸入電壓同相位的正弦波形電流。在低電壓輸入(如:I 1Vac ±20%時(shí))，輸出電壓的分壓比與輸入電壓的分壓比的乘積較小，使在輸入電壓的正弦波峰時(shí)，電感上的高頻峰值電流變大，而使其有效值電流加大，使其正弦的、包絡(luò)高頻的、三角形電流更接近輸入電壓的正弦波，從而提升了PF值。在聞電壓輸入(如:220\^0±20%時(shí))，輸出電壓的分壓比與輸入電壓的分壓比的乘積較大，使在輸入電壓的正弦波峰時(shí)及其它的伏/秒值時(shí)，電感上的高頻峰值電流都變小，而使其有效值電流減小，使其正弦的、包絡(luò)高頻的、三角形電流更畸變于輸入電壓的正弦波，而導(dǎo)致PF值下降。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0012]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種在全壓輸入范圍內(nèi)能夠保障PF值的基于臨界模式PFC電路。
[0013]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:基于臨界模式PFC電路，包括與輸入電源連接的EMI濾波器，所述EMI濾波器的輸出端連接有橋式整流器，所述橋式整流器連接有升壓電路，所述升壓電路并聯(lián)有調(diào)壓電路，所述調(diào)壓電路包括與橋式整流器連接的分壓模塊，所述分壓模塊連接有開(kāi)關(guān)管Q3，所述開(kāi)關(guān)管Q3的柵極G與所述分壓模塊連接，所述開(kāi)關(guān)管的漏極D連接有電壓回饋電路。
[0014]作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述升壓電路包括控制芯片U1，所述控制芯片Ul的引腳3與橋式整流器的輸出端連接，所述控制芯片Ul的引腳7連接有開(kāi)關(guān)管Q1，所述開(kāi)關(guān)管Ql的漏極D與升壓電路的電壓輸出端通過(guò)二極管Dl連接。
[0015]作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述分壓模塊包括與所述橋式整流器的輸出端連接的分壓電阻Rl、R2和R3。
[0016]作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述電壓回饋電路包括串聯(lián)的電阻R7、二極管D3、二極管D4和電阻Rl7，所述電阻R7并聯(lián)有電容C5，所述電阻R7與所述控制芯片的引腳3連接，所述二極管D3的正極與電阻R7連接，所述二極管D3的負(fù)極與所述二極管D4的負(fù)極連接，所述二極管D4的正極與所述電阻R17連接，所述開(kāi)關(guān)管Q3的漏極與所述二極管D3的負(fù)極連接。
[0017]作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述電壓輸入端和所述EMI濾波器之間連接有保險(xiǎn)絲Fl0
[0018]由于采用了上述技術(shù)方案，基于臨界模式PFC電路，包括與輸入電源連接的EMI濾波器，所述EMI濾波器的輸出端連接有橋式整流器，所述橋式整流器連接有升壓電路，所述升壓電路并聯(lián)有調(diào)壓電路，所述調(diào)壓電路包括與橋式整流器連接的分壓模塊，所述分壓模塊連接有開(kāi)關(guān)管Q3，所述開(kāi)關(guān)管Q3的柵極G與所述分壓模塊連接，所述開(kāi)關(guān)管的漏極D連接有電壓回饋電路；當(dāng)輸入高壓時(shí)，調(diào)壓電路的電壓回饋電路將輸出端的電壓值反饋到升壓電路的輸入端，對(duì)升壓電路進(jìn)行干預(yù)調(diào)節(jié)，以獲得較高的PF值。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的電路圖；
[0020]圖2是本實(shí)用新型現(xiàn)有技術(shù)的電路圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。在下面的詳細(xì)描述中，只通過(guò)說(shuō)明的方式描述了本實(shí)用新型的某些示范性實(shí)施例。毋庸置疑，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到，在不偏離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，可以用各種不同的方式對(duì)所描述的實(shí)施例進(jìn)行修正。因此，附圖和描述在本質(zhì)上是說(shuō)明性的，而不是用于限制權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
[0022]如圖1所示，基于臨界模式PFC電路，包括與輸入電源連接的EMI濾波器，所述電壓輸入端和所述EMI濾波器之間連接有保險(xiǎn)絲F1，所述EMI濾波器的輸出端連接有橋式整流器，所述橋式整流器連接有升壓電路，所述升壓電路包括控制芯片U1，所述控制芯片Ul的引腳3與橋式整流器的輸出端連接，所述控制芯片Ul的引腳7連接有開(kāi)關(guān)管Q1，所述開(kāi)關(guān)管Ql的漏極D與升壓電路的電壓輸出端通過(guò)二極管Dl連接；所述升壓電路并聯(lián)有調(diào)壓電路，所述調(diào)壓電路包括與橋式整流器連接的分壓模塊，所述分壓模塊包括與所述橋式整流器的輸出端連接的分壓電阻R1、R2和R3，所述分壓模塊連接有開(kāi)關(guān)管Q3，所述開(kāi)關(guān)管Q3的柵極G與所述分壓模塊連接，所述開(kāi)關(guān)管的漏極D連接有電壓回饋電路，所述電壓回饋電路包括串聯(lián)的電阻R7、二極管D3、二極管D4和電阻R17，所述電阻R7并聯(lián)有電容C5，所述電阻R7與所述控制芯片的引腳3連接，所述二極管D3的正極與電阻R7連接，所述二極管D3的負(fù)極與所述二極管D4的負(fù)極連接，所述二極管D4的正極與所述電阻R17連接，所述開(kāi)關(guān)管Q3的漏極與所述二極管D3的負(fù)極連接。
[0023]如圖1所示，在低電壓輸入時(shí)(如=IlOVac及以下)，PFC有二種電壓輸出(在IN:11Vac±20%時(shí)，OUT:230Vdc ;在 IN:220Vac±20%時(shí)，OUT:400Vdc),導(dǎo)通占空比小，有助于在同樣的同等功率下，提高開(kāi)關(guān)頻率，而減小峰值電流的幅值。達(dá)到減小開(kāi)關(guān)管及電感的瞬時(shí)交流分量的損耗，從而提高整個(gè)PFC電路的效率。
[0024]如圖1所示，在輸入電壓全范圍內(nèi)，Ul_3 (MULT)會(huì)隨輸入電壓的高低變化，只有很小的變化:在高電壓輸入(如:220Vac±20%時(shí))，只要能使MOS管Q3開(kāi)通，R7就相當(dāng)于R6并聯(lián)，從而降低Ul_3 (MULT)電壓；而使輸出電壓回饋回控制芯片U1，和檢測(cè)到的輸入電壓相乘之后的乘積變小，從而加大電感電流峰值。從而提升了 PF值。在低電壓輸入(如:110Vac±20%時(shí))，輸出電壓的分壓比與輸入電壓的分壓比的乘積較小，使在輸入電壓的正弦波峰時(shí)，電感上的高頻峰值電流變大，而使其有效值電流加大，使其正弦的、包絡(luò)高頻的、三角形電流更接近輸入電壓的正弦波，從而提升了 PF值。
[0025]以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征及本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.基于臨界模式電路，包括與輸入電源連接的剛1濾波器，所述剛1濾波器的輸出端連接有橋式整流器，所述橋式整流器連接有升壓電路，其特征在于:所述升壓電路并聯(lián)有調(diào)壓電路，所述調(diào)壓電路包括與橋式整流器連接的分壓模塊，所述分壓模塊連接有開(kāi)關(guān)管03，所述開(kāi)關(guān)管03的柵極6與所述分壓模塊連接，所述開(kāi)關(guān)管的漏極0連接有電壓回饋電路。
2.如權(quán)利要求1所述的基于臨界模式？?電路，其特征在于:所述升壓電路包括控制芯片仍，所述控制芯片VI的引腳3與橋式整流器的輸出端連接，所述控制芯片VI的引腳7連接有開(kāi)關(guān)管01，所述開(kāi)關(guān)管的漏極0與升壓電路的電壓輸出端通過(guò)二極管01連接。
3.如權(quán)利要求1或2所述的基于臨界模式電路，其特征在于:所述分壓模塊包括與所述橋式整流器的輸出端連接的分壓電阻町、以和尺3。
4.如權(quán)利要求2所述的基于臨界模式？?電路，其特征在于:所述電壓回饋電路包括串聯(lián)的電阻87、二極管03、二極管04和電阻817，所述電阻87并聯(lián)有電容⑶，所述電阻1？7與所述控制芯片的引腳3連接，所述二極管03的正極與電阻87連接，所述二極管03的負(fù)極與所述二極管04的負(fù)極連接，所述二極管04的正極與所述電阻817連接，所述開(kāi)關(guān)管03的漏極與所述二極管03的負(fù)極連接。
5.如權(quán)利要求1所述的基于臨界模式電路，其特征在于:所述電壓輸入端和所述￡11濾波器之間連接有保險(xiǎn)絲？1。
【文檔編號(hào)】H02M1/42GK204205933SQ201420638631
【公開(kāi)日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月30日
【發(fā)明者】鄒新, 王松長(zhǎng) 申請(qǐng)人:深圳市恒耀光電科技有限公司